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GENERATEUR DEVAPEUR OU .APPAREIL ANALOGUE
Cette invention a trait aux moyens servant à effectuer un échange rapide et efficace de chaleur, en particulier entre des fluides et sera décrite ci-après en se référant à son application à la production de vapeur d'eau Toutefois, il eat bien entendu que l'in vention n'est pas limitée à la forme de réalisation ou aux applications représentées et décrites.
Dans le procédé de production de vapeur, faisant l'omet du.'brevet belge N 331,027 du 28 Novembre
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1926, on assure l'échange rapide de la chaleur entre l'agent ou véhicule de chauffage et l'eau dont la va- peur doit être engendrée en effectuant d'une façon continue une circulation positive de l'eau suivant un chemin pré déterminé qui comprend dea éléments générateurs,de vapeur dans lesquels :
seau. sous forme d'une pellicule descendant sous l'action de la pesanteur sur un des côtés des parois de ces éléments, est exposée à la chaleur con duite à travers les dites parois et provenant de l'agent eu véhicule de chauffage se mouvant sur les cotés opposés des parois*
Bans les types ordinaires de chaudières ou générateurs de vapeur, dans lesquels la vapeur est obtenue en faisant bouillir des masses importantes d'eau, 'et s'en repose presque entièrement sur des courants de convertin pour la circulation de l'eau; et il en résulte qu'un chauffage uniforme du contenu d*eau de la chaudière est rarement obtenu.
De plus, fréquemment, des parties des surfaces de chauffe de ces chaudières sont sensiblement isolées de l'eau par la vapeur engendrée et, en addition, le mouvement de la vapeur engendrée partant des surfaces de chauffe et passant à travers la masse d'eau provoque des courants tourbillonnants et transversaux qui empêchent l'uniformité de direction des courants de convection qui est usuellement nécessaire pour obtenir le maximum d'effi cacité d'échange de chaleur de la construction de chaudière.
Un des buts de la présente invention est non seulement de seconder ou compléter l'action génératrice de vapeur de la chaudière ordinaire en prévoyant des moyens auxiliaires qui utiliseront une partie de la chaleur de l'agent de chauffage qui n'a pas été utilisée dans son passage à travers ou sur la chaudière ordinaire, mais aussi
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de perfectionner et de diriger positivement la circula- tion de l'eau dans la chaudière' elle-même pour augmenter son efficacité de production.
A cet effet, un des buts de l'invention est de relier à des chaudières de construction ordinaire des éléments de transfert de chaleur auxiliaire basés sur les principes de l'échange de chaleur décrits dans le brevet précité, de façon qu'ils aient pour effet de compléter Inaction de ces chaudières, d'abord en conservant la chaleur de logent ou véhicule de chauffage en ce sens que leur action d'échange de chaleur plus efficace em prunte à l'agent ou. véhicule de chauffage des calories qui ne lui ont pas été enlevées, dans le passage de l'a gent ou véhicule à travers ou sur la chaudière principale,
et ensuite en dirigeant l'eau de la chaudière délivrée aux dits éléments ou circulant à travers les dits éléments de façon à provoquer une circulation définie et avantageuse sur les surfaces de transfert de la chaudière.
Il ressort de ce qui précède qu'un des buts importants de l'invention est daugmenter l'efficacité de la chaudière ordinaire employée comme générateur de vapeur en augmentant directement l'action génératrice de la chaudière elle-même, ce qui permet d'augmenter la capa- cité des installations existantes sans les agrandir sensi blême nt..
Un autre objet de l'invention est d'augmenter l'efficacité finale des installations de production de vapeur considérées dans leur ensemble et de diminuer les températures de cheminée en complétant Inaction d'échange de chaleur des chaudières des anciens types par une action d'échange de chaleur ayant lieu dans les éléments auxiliaires
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ajoutés aux chaudières. de telle sorte qu'une proportion plus grande du nombre total de calories peut être extraites des gaz chauffés ou des autres véhicules de chaleur em- ployés pour chaufferies chaudières.
Un autre but de l'invention est de relier les éléments auxiliaires à la chaudière ordinaire de façon à assurer la circulation de l'eau de chaudière dans un circuit d'eau positivement défini comprenant au moins une partie de la chaudière et, de préférence, par une pompe ou autre moyen convenable, d'établir une une circulation positive de l'eau dans ce circuit indé- pendamment de l'action de convection et, de préférence, dans une direction telle qu'on obtienne le minimum d'obstacle de la part de la vapeur engendrée et le ma- ximum d'effet d'échange de chaleur.
L'invention a en outre pour objet de diriger la circulation de l'eau de la chaudière suivant des ca- naux définis de façon à permettre un traitement efficace de l'eau pour en enlever les impuretés
D'autres buts et caractéristiques importantes de l'invention ressortiront de la description donnée ci- après en se référant aux dessins annexés qui représentent l'application de l'invention à des chaudières de divers types normaux .
Dans ces dessins Fig.l représente 1$application de l'invention à une chaudière du type à corps longitudinal et à tubes d'eau inclinés. fig.2 montre l'application de l'invention à une chaudière à corps transversal et à tubes deau incli- nés
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fig.3 montre l'application de l'invention à une chaudière du type Lancashire.
Fig.4 montre l'application de l'invention à une chaudière du type tubulaire à retour horizontal. fig.5 est une coupe transversale de fig.4 et représente la disposition des tuyaux servant à délivrer leau non vaporisée revenant des éléments auxiliaires producteurs de vapeur à la chaudière principale.
Fig.6 montre l'application de l'invention à une chaudière du type Wickes avec les, éléments auxiliaires générateurs de vapeur placés au-dessous du niveau d'eau principal de la chaudière principale.
Fig.7 montre une façon d'employer la chaudière de fig.6 à la fois comme générateur et comme surchauffeur en mainteant le niveau d'eau dans le collecteur incliné en un point situé au-dessous de la connexion, avec le collecteur ,des tubes les plus hauts du générateur.
Fig.8 montre une disposition par laquelle le collecteur supérieur des éléments auxiliaires produc- teurs de vapeur peut être divisé positivement en deux chambres reliées entre elles de telle sorte que la va- peut engendrée dans les éléments reliés à une chambre traversera les tubes générateurs de la chambre suivante avant de passer à la tuyauterie de vapeur et sera ainsi surchauffée.
Fig.9 montre l'application de l'invention à une chaudière du type de la marine écossaise.
Fig.10 montre l'application de l'invention à une chaudière verticale à tubes d'eau du type wockes avec les éléments auxiliaires générateurs de vapeur si tués au-dessus du niveau d'eau principal de la chaudières Fig.ll est un détail montrant la position
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d'une chicane dans le dôme de vapeur au point où le générateur auxiliaire délivre 6 en eau de retour dans la chambre supérieure de la chaudière principale.
fig.12 montre l'application de l'invention à une chaudière à tubes d'eau courbes et à corps trans- versaux , du type Stirling* Fig.13 montre Inapplication de l'invention à plusieurs chaudières du type ordinaire avec les moyens auxiliaires échangeurs de chaleur ou générateurs de vapeur situés dans le carneau ou cheminée commun aux chaudières*
Fig. 14 montre l'application de l'invention à une chaudière verticale du type ordinaire à tubea de . fumée, avec des modifications qu'on se propose d'apporter à la construction interne de la chaudière à tubes de fumée elle-même. fig.
15 représente une construction de moyens pour diriger l'eau de retour provenant du mécanisme générateur de vapeur auxiliaire vers la surface externe des tubes de la chaudière à tubes de fumée de façon à cons- tituer des pellicules sur ces tubes, cette figure étant un plan d'une disposition d'un tuyau ou collecteur prin cipal et de tuyaux distributeurs de jets latéraux. fig,16 est un détail représentant la façon dont les tuyaux d'injection de fig.l5 délivrent leurs jets vers les tubes de fumée. fig.17 est un détail en coupe transversale représentant une autre façon de diriger l'eau de retour vers lea tubea de fumée pour constituer des pellicules sur ces tubes.
Fig.18 est une coupe verticale suivant 18-18, fig.17.
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Fig.l9 et 20 sont respectivement une coupe horizontale et une coupe verticale montrant une autre forme de réalisation des moyens pour diriger l'eau de retour vers les surfaces externes des. tubes de fumée de façon à constituer des pellicules sur ces tubes. fig.21 montre Inapplication de l'invention à une chaudière verticale à tubes de fumée dont les éléments auxiliaires échangeurs de chaleur ou générateurs de vapeur s'étendent verticalement à travers les tubes de fumée de la chaudière. fig.22 et 23 représentent des dispositions pour distribuer l'eau aux extrémités supérieures des tubes générateurs auxiliaires.
Fig.24 montre la disposition des collecteurs situés aux extrémités inférieures des éléments auxiliaires échangeurs de chaleur ou générateursde vapeur de fig.21.
Fig.5 montre l'application de l'invention à une chaudière marine du type Thorncroft. fig.26 est un détail montrant une forme convenable des moyens pour projeter les jets de forma- tion de pellicule dans les tubes auxiliaires échangeurs de chaleur ou générateurs de vapeur. fig.27 et 28 montrent deux autres formes de réalisation de !*invention dans le cas d'une chaudière à tubes, de fumée du type de fig.21 fig,29 est une coupe d'une chaudière à tubes d'eau du type Wickea.avec tubes générateurs auxiliaires placés entre les. tubes d*eau. fig.30 et 31 sont des coupes horizontales faites à travers les tubes et montrent deux dispositions
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différentes de tubes générateurs auxiliaires.
Fig.32 est une coupe verticale suivant 3-32 fig.31*
Dans les diverses figures du dessin, W L désigne un niveau d'eau, F un tuyau d'alimentation et
E P un tuyau d'égalisatin
Ainsi qu'il a été dit précédemment, l'inven tion a trait d'une façon générale, à des perfectionnements aux chaudières du type ordinaire à ébullition d'une masse d'eau, de telle sorte que l'efficacité de ces chaudières est non seulement augmentée, mais que l'action des chaudières est en outre préférablement secondée ou complétée de façon à tirer un meilleur parti des colories que renferment lea moyens de chauffage employés pour chauffer les chaudières.
On a représenté et l'on va décrire l'applica tion de l'invention à divers types bien connus de chau- dières.Toutefois, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à son application aux types de chau- dières représentés et décrits et qu'elle est généralement applicable à l'industrie des chaudières ou générateurs de vapeur.
Dans les diverses formes de réalisation repré- sentées, les éléments échangeurs de chaleur ou générateurs de vapeur du type décrit dans le brevet belge N 331,027 précité sont reliés au type particulier de chaudière auquel l'invention est destinée à être appliquée et aussi, de préférence, à des moyens pour effectuer la circulation de l'eau dans ces éléments, de telle manière que la cir- culation ainsi établie effectue une circulation positive et avantageuse de l'eau dans la chaudière principale, ce qui augmente l'efficacité de production de vapeur de la
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chaudière elle-même en même temps que les éléments auxi liaires augmentent ou complètent l'action de production de vapeur de la chaudière.
Dans la forme de réalisation représentée sur la fig.l, qui montre l'application de l'invention à une chaudière du type à tubes inclinés et à corps longi- tudinal, on a représenté les éléments générateurs de va- peur auxiliaires comme étant situés dans la cheminée 2. reliée à la chambre de chauffage ,4 de cette chaudière, ces éléments comprenant les tubes relativement longs 6 de petit,. diamètre qui caractérisent les générateurs de vapeur décrits dans le brevet susmentionné.
Les tubes 6, sont reliés à leurs extrémités supérieures à des collec- teurs 8 qui sont reliés à leur tour à un collecteur d'eau incliné 10 auquel de l'eau est délivrée d'une façon continue, les extrémités inférieures des tubes étant reliées similairement à des collecteurs d'échappement 12 qui sont reliés à leur tour 9. un pot séparateur de vapeur 14.
Pour que le générateur auxiliaire ainsi constitué puis- se, non seulement seconder ou compléter , mais aussi accé- lérer, l'action génératrice de la chaudière elle-même, l'eau délivrée au collecteur d*eau 10 est préférablement dérivée du corps de la chaudière et, dans la présente construction, elle est dérivée de la partie inférieure du dit corps 16 par un tuyau 18 relié à une pompe 20 qui refoule l'eau du corps 16 par un tuyau 22 dans le collecteur d*eau 10
La pompe 20 fournit préférablement l'eau d'une façon continue au collecteur 10 en quantité telle qu'un
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excès d*eau par rapport à la capacité de promotion des tubes 6 est introduit d'une façon continue dans ce collec- teur,
de sorte que la vapeur d'eau et l'eau sont toutes deux délivrées des extrémités inférieures des tubes dans les collecteurs 12 et de ceux-ci dans le pot sépa- rateur de Tapeur et d*eau 14, l'eau en excès recueillie dans le pot 14 étant ramenée par le tuyau 24 au collecteur de boue 26 de la chaudière à tubes d'eau inclinés.
Dans la construction représentée, le collecteur de boue 26 est relié au collecteur 26a de la chaudière, ce collecteur a
26 communiquant avec la chaudière principale par le tuyau 30 ou le tube de circulation de retour relié au corps 16 Faur accentuer la direction particulière du courant d'eau du corps 16 au tuyau 18 une chicane 32 peut être placée dans le corps 16 entre la sortie du tuyau 18 et l'entrée du tuyau 30.
La gapeur engendrée dans les tubes 6 et qui se sépare de l'eau en excès dans le pot 14 peut être conduite directement dans la conduite de vapeur principale 34 laquelle conduite reçoit la vapeur du corps 15 de la chaudière principale ,une soupape de sûreté 36 étant préférablement située a la jonction entre le pot 14 et la conduite 34 le corps 16 étant préférablement aussi muni d'une soupape de sûreté 38 comme représentée
Le complément d'eau d'alimentation destiné à remplacer l'eau convertie en Tapeur dans la chaudière et dans les tubes auxiliaires 6 peut être introduit comme jusqu'à ce jour dans le tambour 16 par le tuyau d'alimen- tation 40 ou bien,
de préférence il peut être introduit dans la tubulure d'admisson de la pompe 20 par le tuyau
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d'alimentation 42 de façon qu'il se mélange avec l'eau chaude provenant du corps 16 et soit alors conduit par le tuyau 22 au collecteur d'eau 10 et revienne ensuite par les. collecteurs 8 les tubes 6 les collecteurs 12 et le pot 14 à la. chaudière principale, étant ainsi chauffe, d'une manière parfaite avant son introduction dans la chaudière principale.
L'eau dérivée du collecteur d'eau 10 est introduite dans les tubes par les collecteurs 8 à travers des ouvertures d'injection que présentent ces col lecteurs,cette construction étant représentée e n détail sur la fig. 26 Ces ouvertures dinjection ont un diamètre tel et sont dirigées de telle sorte que l'eau est intro- duite dans les tubes 6 en quantité inférieure à celle qui suffit pour remplir chaque tube et est projetée contre la surface interne de chaque tube de façon qu'elle forme une pellicule sur la paroi du tube, la quantité d'eau introduite dans chaque tube étant dans la plupart des cas préférablement supérieure à celle qui se vaporise dans son trajet à travers les tubes,
de sorte qu'il s'échappe ± la fois de la vapeur et de l'eau par l'extré mité inférieure de chaque tube
Gamme représenté sur la fig.26, les ouvertures d'injection 44 sont formées dans une chemise de distri- bution démontable 46 cette chemise étant réglable autour de l'axe longitudinal du collecteur 8 de façon à varier l'inclinaison de l'ouverture d'injection 44 par rapport à l'axe du tube 6 Quand le réglage désiré a été obtenu pour diriger le jet contre la surface interne du tube 6 la chemise 46 peut être fixée dans sa position réglée à l'intérieur du collecteur 8 de toute manière convenable.
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La circulation, dans la construction de fig.l, peut être appelée circulation en série-parallèle. Une partie de l'eau ayant passé dans le tube 6, et pénétré dans le pot 14 se rend au collecteur 26a par le tuyau 24, puis revient par les tubes à eau de la chaudière princi pale au corps 16. En quittant le corps 16 l'eau est aspirée par le tuyau 18 et délivrée au collecteur d'eau 10 pour être dirigée une fois de plus le long des tubes
6 D'autres parties de l'eau peuvent passer seulement par les tubes 28 au tambour 16 et de celui-ci, par le tuyau 30 au collecteur 26a -.
Toutefois, il existe une circulation constante et relativement rapide de l'eau en contact à la fois avec les tubes de la chaudière principale et les tubes ± du générateur auxiliaire.
Dans la construction de fig.2, dans laquelle l'invention est appliquée à une chaudière à tubes d'eau inclinée comportant un corps transversal, une légère modification de la circulation est employée. Dans cette construction,le mécanisme générateur de vapeur auxiliaire est disposé dans la cheminée 2 comme dans la fig.l, le générateur de vapeur auxiliaire représenté étant du type comportant une disposition symétrique des tubes 6 cette disposition étant desservie par un collecteur d*eau en V 48 et 1*eau et la vapeur étant séparées dans des pots 50 joints en 52 par un raccord en V,
dont 3.'eau de retour est conduite par un tuyau 54 directement au collecteur de boue 56 et au collecteur 56 qui n'a pas d'autre liai- son avec le corps transversal 58 que celle prévue entre les tubes inclinés 60 et le collecteur 62 et retour par les tubes sensiblement horizontaux 64 L'eau dérivée du corps 58 pour alimenter le mécanisme ou tubes générateurs
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auxiliaires 6 doit, en revenant de ce mécanisme généra- teur par les pots 50 et le tuyau 54 passer par les tubes
60 et 64 de la chaudière principale avant d'atteindre de nouveau le corps 58.
Dans cette forme de réalisation de l'inven tion, l'eau destinée au générateur auxiliaire est prise à la partie inférieure du corps 58 par un tuyau 66travers' préférablement un réservoir à faible vitesse 68 avant d'ê tre introduite dans les tubes 6 ce réservoir étant situé dans cet exemple entre le corps 58 et la pompe 70 qui élève l'eau par le tuyau 72 au collecteur d'eau 48. En prévoyant un réservoir 68 de capacité considérable et en introduisant le complément deau d*alimentation dans ce réservoir,par exemple par un conduit d'admission 74 on peut chauffer l'eau d'alimentaion avant de l'introduire dans les tubes générateurs 6 et, en même temps, le fait que la vitesse de l'eau est ralentie par suite de la grande capacité,
du réservoir permet d'obtenir un dépôt considérable des matières solides que peut contenir l'eau d'alimentation 'ou l'eau de la chaudière, lesquelles matières peuvent être extraites ou évacuées par un robinet .
de vidange 76 L'entrée du tuyau 78 reliant le réservoir
68 à la pompe 70 est préférablement située, comme repré- senté, au-dessus de la partie inférieure du dit réservoir pour permettre aux matières solides de se déposer sans pé- nétrer dans la pompe 70 Si l'on ne désire pas obtenir les avantages de la. décantation et du chauffage dûs à l'introduction de l*eau d'alimentation dans le réservoir 68 on peut introduire' cette eau en tout autre lieu conve nable du circuit deau, par exemple en 80 .
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On remarquera que les caractéristiques repré- sentées relativement à un type de chaudière sont d'ordi- naire également applicables à d'autres types de la même classe générale de chaudière; par exemple,le réservoir 68 qui assure une zone de faible vitesse dans la circula- tion du générateur auxiliaire de fig.2 n'est pas nécessai- rement limité à son application au type particulier de chaudière de fig.2 et l'invention n'est pas non plus limitée à l'emploi d'une zone de vitesse faible comme celle créée par ]Le réservoir 68 en vue d'effectuer la précipita- tion des substances étrangères dans l'eau circulante.
On remarquera que du fait de prévoir pour l'eau circulante un chemin défini suivant lequel sensiblement toute l'eau de la chaudière sera finalement conduite découle la possi- bilité de traiter l'eau de toute manière désirée pour en enlever les substances étrangères. Ceci constitue une caractéristique particulièrement avantageuse de l'inven- tion en ce sens qu'elle permet un traitement sensiblement complet de l'eau des types de chaudières plus anciens et bien connus, opération qui nétait pas pratiquement possi- ble jusqu'à ce jour. De cette manière, la formation d'ins- crustations sur les tubes auxiliaires d'une part et sur les tubes et plaques tubulaires de la chaudière principale d'autre part est notablement diminuée ou empêchée.
Dans la fig.3, l'invention est appliquée à la chaudière du type Lancashire et, dans cette forme de réalisa- tion, le générateur auxiliaire est disposé dans la cheminée pour recevoir les gaz chauds provenant directement de l'extrémité arrière du carneau ou chambre chaud 82 de la chaudière, ce qui modifié la pratique usuelle consistant à prendre les gaz le long et au-dessous de ce type de chaudière avant de les délivrer à la cheminée*
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Dans l'exemple de fig.3,
l'eau qui doit être délivrée aux tubes générateurs 6 est dérivée de l'extré mité antérieure de la partie inférieure 84 de la chau- dière par un tuyau 86 qui la délivre à une pompe 88 la refoulant par un tuyau 90 au collecteur d'eau 10 du même type que celui de fig.1 L'eau de retour délivrée par les extrémités inférieures des tubes 6 pénètre dans le pot 14 et est ramenée par le tuyau 92 à l'extrémité arrière de la partie inférieure 84 de la, chaudière, ce qui améliore la circulation de la chaudière, produit un mouvement de l'eau de 1*arrière vers l'avant à travers la partie inférieure de la chaudière et produit par suite un mouvement de l'eau chauffée de l'avant vers 1 arrière dans la partie supérieure 94 de la chaudière.
La vapeur arrivant du pot 14 peut être conduite dans la tuyauterie de vapeur commune 96 à laquelle le conduit de vapeur 98 provenant de la chambre à vapeur 94 est relié par un tuyau 100 . L'eau d'alimenta- tin destinée à remplacer celle vaporisée dans la chaudière principale ainsi que dans les tubes générateurs 6. peut être introduite dans l'aspiration de la pompe 88 par un tuyau 101 .
Bans les fig.4 et 5 des dessins, l'invention est appliquée alla chaudière tubulaire à retour horizontal - ordinaire, le générateur auxiliaire étant disposé directe- ment au-dessus du carneau d'évacuation d'une chaudière indi- viduelle comme représenté sur la fig.4 ou, dans le cas où il est employé avec une batterie de chaudières, ce générateur pouvant être placé dans la cheminée ou dans la partie verticale du conduit 'de raccordement avec la cheminée située à l'extrémité de cette batterie de chaudières.
Dans cette forme- de réalisation de l'invention, l'eau destinée à être
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délivrée aux tubes générateur ¯6 peut être dérivée de l'extrémité arrière de la chaudière 102 par le conduit de purge 10 d'où elle se rend par le tuyau 106 la pompe 108 et le tuyau 110 au collecteur d'eau 10. L'eau délivrée par les extrémités inférieures des tubes généra- teurs 6 et recueillie dans le pot 14 peut être ramenée à la chaudière 102 par une disposition perfectionnée que l'on va décrire.
Le pot 14 est préférablement relié à un tuyau 112 par un tuyau 115 Le tuyau 112 s'étand comme représenté sensiblement d'un bout à l'autre de la longueur de la chaudière 102 et sert de collecteur pour une série de tuyères d'échappement 116 descendant de branchements latéraux 118 du tuyau 112 ou directement de la partie inférieure du dit tuyau. Ces tuyères 116 sont préférablement disposées de façon à délivrer l'eau de retour directement sur les tubes de fumée 120 de la chaudière.
On voit ainsi que l'eau de retour est efficacement distribuée sur les surfaces de chauffe de la chaudière principale et que, en raison du fait que l'eau destinée aux tubes généra- teurs 5 est prélevée dans la partie inférieure de la chau- dière principale, on obtient une circulation très effective de l'eau dans la chaudière principale au-dessus des tubes de chauffage 120
Si on le désire, le niveau de l'eau dans la chaudière principale 102 peut être abaissé au-dessous des extrémités inférieures des tuyères 116 ainsi qu'au-dessous des tubes de fumée 120 sur lesquels ces tuyères débitent, ce qui permet à l'eau, de retour d'être délivrée sous forme de pellicules sur les surfaces externes des tubes de fumée,
augmentant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur et! par conséquent, la quantité de vapeur vapo- risée par unité de temps. Si ceci est fait, il sera dési-
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rable de délivrer aussi l'eau sur les tôles exposées de la chaudière ,par exemple à l'aide de tuyères laté rales 122 pour protéger ces tôles. contre la chaleur et utiliser aussi leurs surfaces internes pour une vaporisation pelliculaire.
L'eau d'alimentation destinée à remplacer celle vaporisée peut être introduite dans la circulation de la chaudière à tout lieu désiré de la circulation. Dans l'exemple représenté, le tuyau d'alimentation 124 est muni de communications commandées par des obturateurs de telle sorte que L'eau d'alimentation peut être introduite à volonté dans l'aspiration de la pompe 108 ou par le tuyau 126 dans la partie inférieure ou la partie supérieure de la chaudière principale 102 le tuyau 136, comme le tuyau 112 étant prolongé préférablement d'un bout à l'autre de la longueur de la chaudière, étant muni de branchements laté- raux 128 et délivrant son eau d'échappement par des tuyères 130 Par une autre communication à obturateur,
l'eau d'alimentation peut être introduite dans le tuyau 112 et être ainsi mélangée avec l'eau de retour du pot 14 pour être délivrée avec cette eau par les tuyères 116 sur les tubes de fumée 120
La fig. 6 montre l'application de l'invention à une chaudière verticale à tubes d'eau du type Wickes com prenant des corps supérieur 132 et inférieur 134 reliés par des tubes d'eau 136 disposés en deux groupes séparés par une chicane verticale 138 qui oblige les gaz chauds provenant de la chambre de chauffage 140 ou d'une autre source de chaleur convenable à s'élever d'abord le long du faisceau avant de tubes pour redescendre ensuite le long du faisceau arrière de tubes dans le carneau be sortie 142 .
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Dans cet exemple, le générateur auxiliaire est situé dans le carnes au de sortie 142 son collecteur d'eau 10 étant au-dessous du niveau 144 de l'eau dans le corps supérieur 132 de la chaudière principale. Ceci permet d'alimenter le collecteur 10 à l'aide d'eau dé- rivée de la chaudière principale sous l'action de la pe- snteur par un tuyau 146 relié à la partie inférieure du corps 132 .L'eau de retour arrivant des extrémités inférieures des tubes 6 et pénétrant dans le pot 14 est conduite directement à la pompe 148 par le tuyau 150, la pompe-la renvoyant par le tuyau 152 au corps inférieur
134 de la chaudière. L'avantage principal de cette dis position est qu'elle n'augmente pas la hauteur de l'instal lation.
Un autre avantage réside dans la. possibilité d'une régulation plus flexible de la hauteur de charge dans les tubes générateurs auxiliaires.
Cette forme de réalisation montre aussi la possibilité d'employer les tubes auxiliaires 6 pour surchauf- fer la vapeur engendrée dans la chaudière principale. Pour cet emploie il est évidemment nécessaire de relier le collecteur 10 à la zone de vapeur de la.
chaudière princi- pale, ceci étant effectué dans le présent exemple par un tuyau 154. les tuyaux 146 et 154 étant reliés au collecteur
10 par un tuyau commun 156 A l'aide d'un obturateur
146a permettant de fermer le tuyau 146, on peut introduire de la vapeur dérivée de la zone de vapeur du corps 132 dans les extrémités supérieures des tbes et délivrer cette vapeur dans le pot 14, puis la conduire par le tuyau de communication 158 à la tuyauterie de vapeur principale
160, la communication directe entre le corps 132 et cette .
tuyauterie étant coupée par un obturateur convenable prévu sur le tuyau 162 Un obturateur 150a est aussi préf é rablement
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prévu sur le tuyau 150 de façon que la pompe 148 soit isolée du pot 14
On voit aussi que le fait de maintenir l'ob turateur 146a du tuyau 146 ouvert en même temps que la communication avec la zone de vapeur du corps 132 est maintenue ouverte, un mélange de vapeur et d'eau peut être délivré au collecteur 10. ce qui règle le degré de sur- chauffage de telle sorte que de la vapeur surchauffée sera fournie par le pot 14 à toute tempérarure désirée.
En outre, comme représenté sur la fig.8, le collecteur 10 peut être muni de moyens tels qu*un obturateur 164 permet- tant de le diviser en deux sections, l'eau étant intro duite dans la section inférieure par les tuyaux 146 et 156 et la vapeur étant introduite dans la section supérieure par les tuyaux 154 et 156bUne autre communication 166 peut être prévue avec la moitié supérieure du collecteur pour permettre de retirer de la vapeur de la partie supérieure,,si.on le désire. Dans ce cas, l'obturateur 146b et l'obturateur 158a du tuyau 158 peuvent être fermés.
L'eau passant par le tuyau 146 et les. tubes inférieurs du générateur auxiliaire se transformera en vapeur, s'é lèvera dans les tubes supérieurs du générateur auxiliaire et sortira par la communication 166 En fermant l'obtura- teur 166 et ouvrant l'obturateur 156a on pourra faire passer la vapeur surchauffée engendrée dans les tubes supé- rieurs à travers la chambre à vapeur de la chaudière Wickes, ce qui améliorera la qualité de la vapeur délivrée par cette chaudière à la tuyauterie de vapeur 160 . * L'obtura- teur 164 peut aussi être remplacé par un régulateur de niveau d'eau.
La variante de fig. 7 utilise un régulateur de niveau d*eau pour modifier 1* alimentation d'eau dérivée du tuyau146 la vapeur et l'eau étant délitées dans la
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partie inférieure du collecteur et séparées, la vapeur s'élevant au sommet du collecteur et descendant dans les tubes générateurs supérieurs, tandis que l'eau descend dans les tubes générateurs inférieurs.
Le conduit d'alimentation relié à la circu- lation d*eau pour délivrer de l'eau destinéeà remplacer celle vaporisée peut être laissé à sa place habituelle comme représenté en 168 ou bien comme dans certaines des autres formes de réalisation de l'invention il peut être relié à la circulation d*eau soit sur le coté refou- lement, suit sur le côté aspiration de la pompe.
Dans la fig.9 l'invention est appliquée à une chaudière du type de la marine écossaise, le générateur auxilaire étant situé dans le carnea ou chaminée d'échap pement 2 de cette chaudière, et l'eau destinée à alimenter le générateur auxiliaire étant dérivée de la partie infé- rieure du corps par le tuyau 170 et délivrée à la pompe 172 et de celle-ci, par le tuyau 174au collecteur d'eau 10 l'eau de retour étant retirée du pot 14 par le tuyau
176 qui est muni de branchements 1278 180 commandés par des obturateurs * Si l'obturateur du branchement 180 est ouvert et celui du branchement 178 fermé,
l*eau de retour sera délivrée dans la chaudière principale au-dessous du niveau 4' eau 182 Si l'obturateur du branchement 180 est fermé et celui du branchement 178 aussi fermé, l'eau délivrée sera amenée légèrement au-dessus du niveau 182 par un by-pass 184 du branchement 180. ou bien, en ouvrant l'obturateur du branchement 178. l*eau de retour pourra être délivrée dans la chaudière à un point encore plus élevé. Comme dans la forme de réalisation déjà décrite, la vapeur du pet 14 est préférablement conduite direc- tement à la tuyauterie de vapeur principale 186 à laquelle la chaudière principale 188 est reliée.
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On empêche la possibilité que les tubes générateurs auxiliaires soient détruits par le manque d'eau d* alimentation en disposant un tuyau de vapeur 395 partant du sommet du collecteur supérieur et des obtura- teurs 396 et 397 dont le fonctionnement est régi par un arrêt de la pompe.
Cet arrêt peut déterminer,la commande des obturateurs. de deux façons* Quand la pompe s'arrête, la différence de pression entre le tuyau 174, et la chambre à vapeur de la chaudière principale tombe à zéro et peut agir sur un dispositif à pression différentielle 398 qui actionne à son tour des relais électriques fermant l'obturateur 397 et ouvrant l'obturateur 396 Toute la vapeur engendrée monte alors dans les tubes générateurs auxiliaires et sort par le tuyau de vapeur 395 protégeant ainsi les tubes générateurs auxiliaires contre la destruction et délivrant de la vapeur surchauffée.
L'arrêt de la pompe peut aussi actionner un régulateur 394 qui actionne les mêmes relais électriques* D'autres instruments peuvent être substitués au dispositif à pression différentielle et au régulateur lorsqu'on le désire* Ce type de commande peut être appliqué à l'une quelconque des installations repré- sentées dans lesquelles les tubes gééérateurs auxiliaires sont placés à une certaine hauteur au-dessus de la chau- dière principale.
Dans les fig.10 et 11, l'invention est appliquée à une chaudière verticale à tubes d'eau du type Wickes, et le générateur auxiliaire est-situé au-dessus du niveau d'eau de la chaudière principale, ce qui distingue cette forme de réalisation de celle des fig.6, 7 et 8.
L'eau dérivée du corps inférieur'134 dela chaudière par un tuyau 190 passe à la pompe 192 ou, par un by-pass 194 à la pompe auxiliaire 196 et elle est élevée par l'une ou chacune
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de ces pompes et le tuyau 198 jusqu'au collecteur 10 du générateur auxiliaire. L'eau de retour du pot collecteur et séparateur ,14. est transportée dans le corps supérieur
132 de la chaudière par le tuyau 200 étant préférablement ramenée à. la chaudière au-dessus du niveau d*eau 144 pour supprimer l'influence de la vapeur dans le corps
132 une chicane 202 peut être placée au-dessus de l'ouverture par laquelle le tuyau 200 débouche dans ce corps.
Veau d* alimentation peut pénétrer par le tuyau 168 comme dans la chaudière ordinaire de ce type, ou bien elle peut être introduite dans toute partie convena- ble du circuit extérieur cemme dans certaines des autres formes de réalisation de l'invention*
L'extrémité inférieure .du collecteur infé rieur ou pot séparateur du générateur auxiliaire est reliée au corps à vapeur de la chaudière Wickes au-dessus du niveau d'eau. La partie supérieure du dit pot est reliée à la tuyauter de vapeur en parallèle avec la chaudière Wickes.
Ceci assure un service très souple, étant donné que lorsque la chaudière wickes développe de la vapeur très rapidement pendant que le générateur auxiliaire ne produit pas beaucoup de vapeurs la vapeur de la chau- dière Wickes peut passer directement par le tuyau de va- peut,, ou en partie par le tuyau de vapeur et en partie par le pot du générateur auxiliaire. Inversement, quand le générateur auxiliaire travaille à un taux très élevé, une partie de la vapeur se sépare dans le pot et est délivrée par la communication supérieure, tandis qu'une partie de la vapeur peut être délivrée dans le corps à vapeur de la chaudière Wickes et passer à l'extérieur par le tuyau de vapeur.
Dans la fig.12 linvention est appliquée à
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une chaudière du type-à corps transversaux et à tubes courbes, la chaudière représentée étant du type Stirling
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bien connu.* Cette application fait particulièrement ressors tir l'avantage de l'invention en ce sens que l'efficacité de la chaudière est augmentée du fait que la circulation de l'eau dans cette chaudière est rendue plus active.
Dans cette chaudière, la circulation normale de l'eau, lorsque le générateur auxiliaire n'existe pas,
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est la suivante: En quittant le corps z16 , l'eau descend dans les tubes bzz au corps 208$ puis remonte par les tubes 210 au corps 214 et revient au point de départ par les
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tubes à eau bzz0.
Cette circulation est due au fait que l'eau située dans les tubes antérieurs qui sont exposés aux gaz lesjplus chauds s'échauffe beaucoup plus et devient par conséquent beaucoup plus légère que l'eau des tubes 212
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4,uand la vaporisation commence, l'ébullition qui a lieu dans les tubes antérieurs est beaucoup plus intense que dans les tubes intermédiaires et tend à entraîner l'eau avec la vapeur L'eau d'alimentation du tambour 206 descend
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per les tubes arrière 204 au corps zoos où elle rejoint le circuit principal de l'eau* Les corps 214 et 316 sont reliés entre eux par les tubes de vapeur 318 ainsi que
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par lea tubes d'eau bzz0,,
la vapeur susceptible de se séparer dans le corps 214 étant ainsi conduite à la chambre
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à vapeur du carps bzz d*où elle s'échappe par le tuyau de vapeur 222 * Le corps 06 est aussi préférablement relié par un tuyau de vapeur au corps 816 , mais il n'existe pas de communication deau, si ce n'est pas les tubes 204
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et les tubes 210 et 212 .
En prenant l'eau pour les tubes générateurs auxiliaires 6¯ dans le corps 214 comme repré-
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senté, et ce, par le tuyau 326 , la pompe 228, le tuyau
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230 et le collecteur d'eau 10 et en ramenant l'eau du pot collecteur et séparateur de vapeur 14 par le tuyau 232 au corps 206 on établit une circulation positive de l'eau qui augmente considérablement l'efficacité de l'action génératrice de vapeur des tubes 204 210 et 212 , et de cette façon, la générateur auxiliaire non seulement seconde l'action Le la chaudière principale mais par l'action de son propre système de circulation,
il augmente l'efficacité de la chaudière principale elle-même en établissant une circulation plus positive et plus efficace de l'eau.dans la chaudière principale
L'eau d'alimentation peut être introduite dans la chaudière au point usuel par le tuyau 234 , ou bien si on le désire* elle peut être introduite dans le circuit externe, comme par exemple sur le coté aspiration de la pompe 228 par le tuyau d'alimentation 236
Dans la fig.13, l'invention est appliquée à une batterie de chaudière du type ordinaire, le généra- teur auxiliaire étant logé dans le carneau,,
cheminée ou conduit de raccordement de la batterie de façon à utiliser la chaleur résiduelle qui n'a pas été absorbée par ces chaudières dans le passage des gaz à travers elles ou au- dessus d'elles.Dans cette construction, l'eau des tubes générateurs auxiliaires ± est amenée dans une conduite d'admission de pompe commune 238 provenant de la partie inférieure de chacune des chaudières et est élevée par la pompe 240 et le tuyau 242 au collecteur d'eau 10, l'eau de retour du pot 14 étant ramenée aux corps 244 de la batte- rie de chaudières par un tuyau de retour commun 246 muni de branchements 248 aboutissant aux corps respectifs.
La vapeur du pot 14 et la vapeur des corps 244 sont préfé- rablement conduites dans un tuyau de vapeur commun 250 .
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Dans les fig.14 à 20 inclus, l'invention est appliquée à une chaudière du type vertical à tubes de fumée les tubes du générateur auxiliaire étant, dans cet exemple, très inclinés par rapport à la verticale au lieu d'être sensiblement verticaux comme dans les autres constructions précédemment décrites. Dans le pré sent exemple, la construction de la chaudière à tubes de fumée elle-même est aussi modifiée dans une certaine mesure des moyens étant prévue pour diriger l'eau de retour du générateur auxiliaire sur les extrémités supérieures des tubes de fumée sous forme de pellicule léchant les.surfaces externes de ces tubes, le niveau d'eau principal de la chaudière étant préférablement abaissé à cet effet, ce qui augmente le rendement d*échange de chaleur de la chaudière*.
Le générateur auxiliaire est placé dans un carrneau ou communicatin de cheminée inclinée 252 paritant de la chaudière principale 254 et l'eau destinée aux tubes auxiliaires. 6¯ est dérivée du corps inférieur de la chaudière 254 par un tuyau 256 qui la délivre à une pompe 258 celle-ci l'élevant par un tuyau 260 au collecteur d'eau 10 l'eau de retour du pot 14 étant conduite par le tuyau 262 dans la chambre 264 de la chaudière 254 le tuyau 262 débouchant dans la chambre 264 par des orifices situés préférablement de part et d*autre de la chaudière comme représenté, de façon à assurer une distribution plus régulière de l'eau sur une plaque de distribution 266 (fig.17 et 18)
.La plaque 266 présente des ouvertures qui entourent les tubes de fumée 268 et dont les dimensions et la forme sont telles que l*eau descendant à travers elles forme des pellicules concentriques aux tubes de
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fumée 268 lesquelles pellicules, descendant jusqu'au niveau d'eau 270 de la chaudière, sont soumises à l'action de la chaleurconduite à travers les parois des tubes de fumée et sont rapidement converties en vapeur, cette eau étant l'eau de retour à laquelle une chaleur considérable a déjà été communiquée par les tubes 6 du générateur auxiliaire..
Dans les fig.15 et 16 est représentée une autre forme de réalisation des moyens pour assurer la distribution de l'eau de retour sur les tubes de fumée
268 . Dans cette variante, le tuyau de retour 265 est prolongé dans la chaudière et est muni de branchements latéraux 272 présentant des orifices d'injection 2784 projetant les jets d'eau 276 contre les tubes de fumée adjacents 268 .
Comme dans les constructions précédemment décrites, la vapeur du pot 14 est préférablement conduite par un tuyau 282 directement dans une conduite de vapeur commune 284 qui reçoit aussi la vapeur de la chambre 264 par le tuyau 286
Les fig.21 à 24 inclus représentent une autre façon d'appliquer l'invention à une chaudière verti- cale à tubes de fumée. Dans cet exemple, les éléments générateurs auxiliaires, au-lieu d'être situés dans le carneau ou cheminée pour recevoir la chaleur des gaz qui ont traversé d'abord, les tubes de fumée de la chaudière, sont préférablement logés à l'intérieur des tubes de fumée eux-mêmes un tube générateur auxiliaire étant préférable- ment disposé à l'intérieur de chaque tube de fumée.
Cette disposition des tubes générateurs auxiliaires rend néces- saire de prévoir pour ces tubes une disposition de collec- teurs tout à fait différente de celle employée dans les
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autres formes de réalisation précédemment décrites. Dans les fig. 22 23 et 24 sont représentées diverses dispositions de collecteurs.
Dans la construction de fig*21, les petits tubes 6 du générateur auxiliaire sont disposés dans les tubes de fumée 288 de la chaudière 290. Pour donner une extension convenable à ces tubes qui possèdent le petit diamètre usuel des tubes-pellicules employés dans ce type de générateur, les tubes 6 sont préférablement prolongés au-delà de chacune des extrémités des tubes de fumée 288, ce qui assure le contact avec les gaz chauds de l'agent chauffant sur une partie considérablement plus grande du trajet de ces gaz qu'il n'est possible dans le cas des tubes de fumée eux-mêmes.
Il est évident que plusieurs avantages sont assurés par le fait de placer les tubes 6 du générateur auxiliaire dans les tubes de fumée 288 de la chaudière principale. En premiar lieu, le fait de rétrécir les conduits à gaz augmenté la vitesse, et par conséquent l'action d'agitation des gaz..en augmentant de façon corres- pondante le nombre des points de contact des particules de gaz avec les surfaces de chauffe et en assurant par conséquent .un transfert de chaleur plus grand que celui qu'il es.t possible d'obtenir dans la chaudière à tubes de fumée ordinaire.
De plus, une surface de transfert ou de conduction de chaleur beaucoup plus grande est présentée aux gaz dans la partie la plus,chaude de leur trajet, ce qui non seulement effectue une élimination d'une partie plus grande de la chaleur des- gaz dans leur trajet à travers les tubes. de fumée mais assure en outre, en raison du prolon-
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gement des tubes, auxiliaires au-delà des deux extrémités des tubes de fumée, cet avantage que les tubes auxiliaires emprunteront aux gaz une nouvelle quantité de chaleur.
De plues, en raison du fait que l'eau que renferment les tubes 6 descend dans ces tubes sous forme de pellicules sur les surfaces internes des dits tubes, et que ce mouve- ment de l'eau sous Inaction de la pesanteur n*est soumis à aucun obstacle, la quantité de chaleur transférée à l'eau que renferment ces tubes sera aussi beaucoup plus grande, proportionnellement à la surface exposée, que celle transférée à l'eau entourant les tubes de fumée 388 .
Dans la construction de fig.21 comme dans celles précédemment décrites, on tire parti du mouvement d'eau positif qui est essentiel pour délivrer constamment de l'eau aux tubes-pellicules ± pour assurer une cir- culation avantageuse et définie de l'eau dans la chaudière principale.
De préférence, des moyens sont prévus pour prendre l'eau destinée à être délivrée aux tubes 6 dans la chaudière principale 290 Dans le présent exemple, la pompe 294 qui travaille de façon à élever l'eau pour alimenter les tubes 6 par le tuyau 297 débouchant dans le collecteur supérieur ou distributeur d'eau 298 est reliée à la partie inférieure de la chaudière principale 290 par le tuyau 292 Le collecteur 298 comprend des bras ou branchements rayonnants 300 partant d'une colonne montante centrale 302 et recevant les extrémités supérieures des tubes 6 ces bras étant munis de moyens convenables pour projeter des Jets d*eau dans les extrémités supérieures des tubes 6 et contre les parois internes des dits tubes de façon à constituer des pellicules sur ces parois de la manière précédemment
décrite.
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De préférence, la quantité d'eau délivrée aux tubes 6 est plue grande que celle qui se vaporisera dans son trajet à l'intérieur de ces tubes, et l'eau en excès et la vapeur sortant des extrémités inférieures des dits tubes seront reçues par un collecteur qui pourra être établi comme celui de la fig.24 dans laquelle les bras ou branchements 304 sont disposés suivant les rayons d'une conduite enveloppante 306 servant de collecteur d'eau et de pot de séparation de vapeur. La vapeur de la conduite collectrice 306 s'élève par le tuyau 307 à la conduite de vapeur principale 309 qui est aussi reliée à la zone de vapeur 311 de la chaudière 290 . L'eau qui se sépare de la vapeur dans la conduite collectrice 306 descend par le tuyau 313 ,relié à la pompe 294 .
Dans la fig.21 les tuyaux 292 et 313 sont reliés par un T 315 disposé entre la chaudière 290 et la pompe 294
Du fait que la conduite collectrice 306 est située au-dessous du niveau de l'eau dans la chaudière 290 il est important qu'il existe un régulateur de niveau d'eau convenable pour régir la quantité d'eau dérivée de la chaudière 290 et admise dans l'aspiration de la pompe 294, afin qu'il ne s'accumule pas un excès d'eau dans la dite conduite 306 . Dans le présent exemple,
le niveau d'eau est préférablement maintenu au-dessous de la conduite collectrice 306 dans le tuyau 313 et un régulateur de niveau d'eau convenable 317 est prévu en ce point pour régir le fonctionnement d'un obturateur 319 monté sur le tuyau 292 ét par lequel l'eau délivrée par la chaudière 290 à la pompe 294 peut être réglée.
On voit que ce réglage du niveau d'eau joue, en outre, le rôle de fournir de l'eau à la pompe 294 pour alimenter les tubes-pellicules 6 De cette façon,
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si le niveau d'eau dans le tuyau 313 tombait au=dessous d'un point prédéterminé, la quantité d'eau délivrée à la pompe par le tuyau 292 augmenterait,
par suite de l'ouver ture automatique de l'obturateur 319
En addition au fait de maintenir un niveau d'.eau prédéterminé au-dessous de la conduite collectrice
306il est important de maintenir un niveau prédéterminé dans la chaudière principale 290 L'eau d'alimentation destinée remplacer celle transformée en vapeur peut être introduite dans -la chaudière 290 directement ou bien elle peut être mélangée avec l'eau chaude reçue de la conduite collectrice 306 .Dans la construction de fig.21, un régulateur de niveau d'eau 321 relié à la chaudière
290 gouverne un obturateur 323 monté sur le tuyau d'ali- mentation 325 . Ce tuyau est muni de deux branchements commandés par des obturateurs.
L'un 327 , est relié au tuyau 292 entre l'obturateur 319 et le T 315 . L'autre
329 est relié à un tuyau 331 disposé entre le tuyau 296 et la chaudière 290 Grâce à la disposition des obturateurs A et 0 sur les tuyaux respectifs 329 331 et 327 l'eau d'alimentation peut être introduite en divers points de l'appareil générateur de vapeur.
Si les obturateurs B et 0 sont fermés, le régulateur de niveau d'eau 321 aura pour effet d'introduire le complément d'eau d'alimentation directement de la conduite d*alimentation 325 dans la chaudière 290 et les tubes 6 ne recevront que de l'eau ayant déjà traversé la chaudière 290
Si l'on ferme l'obturateur A et ouvre les obturateurs b et 0 l'eau d'alimentation du tyau 325 sera introduite dans l'aspiration de la pompe 294 et l'eau d'alimentation délivrée à la chaudière principale sera alors reçue par l'obturateur ± et le tuyau 331 du tuyau
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296..Si l'on ferme l'obturateur ± et ouvre les obtura teurs A et B
l'eau d'alimtatio pourra être introduite directement dans la chaudière 290 ainsi que dans les tubes par le tuyau 296 .
On voit que les régulateurs de niveau d'eau
317 et 321 ont pour rôle de maintenir ,)on niveau d'eau prédéterminé dans la chaudière 290 ainsi qu'un niveau d'eau prédéterminé au-dessous de la conduite collectrice 306 ce dernier niveau d'eau ayant pour but d'assurer la descente de l'eau sous l'action de .la pesanteur non seule- ment à travers les tubes-pellicules µ¯ mais aussi à travers les branchements 304 de la conduite collectrice 306 pour assurer une séparation convenable de la vapeur et de l'eau en ces points.
Toutefois, il est évident que l'invention n*est pas limitée à la disposition particu lière des obturateurs de commande et que l'obturateur 323 pourrait être situé en d'autre points, par exemple à proximité de la chaudière principale, de même que diverses autres combinaisons d'obturateurs de commande pourraient être adoptées pour satisfaire aux conditions particulières à établir.
Dans la fig 23 est représentée une autre dis- position des collecteurs supérieurs.. Dans cette figure, les collecteurs 308 s'étendent latéralement depuis un collecteur principal horizontal 310 .
Pour obtenir l'espace de combustion désiré dans la chambre de chauffage 312 dans laquelle les tubes auxiliaires 6 et leurs collecteurs, inférieurs ont été prolongés) il peut être désirable de placer les grilles à une position située plus bas que celle à laquelle elles sont situées quand la chaudière est employée sans mécanisme gé-
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nérateur auxiliaire.
Dans la fig.25 l'invention est représentée appliquées une chaudière marine du type Thornycroft Dans ce type de chaudière, les tubes d'eau 324 s'étendant entre le corps supérieur 326 et le corps inférieur 338 consti- tuent une paroi d'eau pour la chambre de chauffage 330. les deux corps étant en outre reliés directement par un ou plusieurs tuyaux 332 pour assurer une distribution d'eau aux tubes 324 Dans ce type de chaudière, il est aussi préférablement prévu une série de tubes 334 reliant le corps supérieur à des collecteurs 335 ces tubes cons- tituant des parois d'eau extérieures d'une ou plusieurs desquelles l'eau destinée au générateur auxiliaire peut être dérivée,
par exemple par un tuyau 336 délivrant l'eau à la pompe 338 qui l*élève par un tuyau 340 au collecteur d'eau en V 48 qui la délivre à son tour à des collec- teurs 7 alimentant les tubes générateurs 6 La pompe peut* si on le désire, recevoir directement l'eau du corps 326 .
Dans cette forme de réalisation,, le généra- teur auxiliaire est situé au-dessus de la chaudière prin- cipale dans un prolongement vertical de la chambre de chauffage ou dans la cheminée de sorte qu'il reçoit sa chaleur des gaz après que ceux-ci ont passé par-dessus lès tubes générateurs de la chaudière principale.Les pots 14 sont préférablement reliés directement au corps 326 pour délivrer l'eau de retour dans ce corps, des. chicanes 342 étant préférablement prévues pour éviter que l'arrivée de l'eau de retour'ne gêne la sortie de la vapeur hors du corps 326 par le tuyau 344 qui l'amène à la conduite de vapeur 346 à laquelle les pots 14 sont aussi reliés.
Le complément d*eau d'alimentation peut être introduit soit dans l'aspiration de la pompe, par exemple
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par le tuyau 348, soit, comme on le fait d'ordinaire dans ce type de chaudière, par Le tuyau 350 dans le corps
326On voit par ce qui précède que Inapplication de l'in- vention à ce type de chaudière augmente la circulation entre les corps 326 et 328 de la chaudière et augmente ainsi l'efficacité génératrice de la chaudière elle-même:
, en même temps qu'elle seconde ou complète cette efficacité à l'aide des. éléments éhangeurs de chaleur auxiliaires les fig. 27 et 28 montrent des modificatons apportées à la forme de réalisation de la fig 21 dans laquelle les tubes 6 sont logés dans les tubes de fumée de la chaudière 290 Dans la fig.
27 deux pompes de cir- culation 352 et 354 sont prévues et 1*eau circule en série à travers les tubes 6 et la chaudière 290 l'eau destinée à alimenter les tubes 6 étant prise dans la chau- dière 290 par le tuyau 356 et élevée par la pompe 554 et le tuyau 358 au collecteur 298 tandis que 1.'eau recueillie dans la conduite collectrice 306 est délivrée par le tuyau 360 à la pompe 352 qui l'élève par le tuyau 362 à la chau- dière 290
Dans cette construction fig. 27 un régulateur de niveau d*eau unique 364 suffira ordinairement pour main- tenir la quantité à* eau qui convient dans le système. pour alimenter à la fois les tubea 6 et la chaudière 290 .
Ce régulateur maintient un niveau d*eau prédéterminé dans le tuyau 360 qui alimente Inspiration de la pompe 352 et il agit grâce à une liaison convenable 366 avec l'obtura- teur 368 du tuyau d'alimentation 370 de façon à introduire dans le tuyau 358 aboutissant au collecteur 298 alimentant les tubes 6 une quantité d'eau suffisante pour remplacer
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celle qui s'évapore dans les tubes 6
Toutefois.
pour empêcher l'introduction d'eau en excès dans la chaudière principale 290il est en outre préférablement prévu un régulateur de niveau d'eau 372 agencé pour maintenir un niveau d'eau prédé- terminé dans la chaudière principale 290 ce régulateur étant relié par une transmission convenable 374 à un obturateur 376 monté sur le tuyau d'alimentation 370 l'obturateur 376 étant placé au-delà de l'obturateur 368 dans le but d'empêcher l'eau d'alimentation de pénétrer dans l'obturateur 368 dans le cas où le niveau dans la chaudière 290 deviendrait trop élevé.
Ceci aurait comme résultat que la pompe 354 retirerait de la chaudière .par le tuyau 356 pour alimenter les tubes 6,une quantité d'eau plus grande que si l'eau d'alimentation était introduite par l'action du régulateur 364 sur l'obturateur 368 dans le tuyau 358 .
Une disposition qui peut être adoptée à titre de variante comprend un branchement 378 disposé entre le tuyau 370 et le tuyau 362 et sur lequel on peut dis poser un obturateur de commande 380 commandé par une liai- son 382 avec le régulateur de niveau d'eau 364 , ce qui permet d'introduire de l'eau d'alimentation simultanément dans les tuyaux 358 et 362 . En supprimant la communication avec le tuyau 358. l'eau d'alimentation pourra être introduite dans la chaudière 290 au lieu d'être introduite dans les tubes générateurs 6 .
Dans la fig. 28 la génération de vapeur est effectuée entièrement dans les tubes 6 la chaudière 290 étant employée comme moyen pour chauffer l'eau avant de
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l'introduire dans les tubes 6 Dans cette construction, l'extrémité supérieure de la chaudière 290 est reliée directement par un tuyau 384 au collecteur 298 et l'eau revenant des extrémités inférieures des tubes 6 et re cueillie par la conduite collectrice 306 est conduite par le tuyau 386 à la pompe 388, celle-ci la ramenant par le tuyau 390 à l'extrémité inférieure de la chaudière
290.
Un régulateur de. niveau d'eau 392 commandé par le niveau.ciseau dans le tuyau 386 actionne un obturateur 394, moté sur le tuyau d*alimentation 396 pour introduire dans l'aspiration de la pompe 388 de l*eau destinée à remplacer celle transformée en vapeur et délivrée à la conduite de vapeur 307 Il eat évident que les communications entre les tuyaux 384 et 390 et la chaudière 290 peuvent être inversées si on le désire,
afin que la pompe puisse intro- duire l*eau de retour et l'eau d'alimentation dans extré- mité supérieure de la chaudière et que l'eau destinée à alimenter les tubes 6 puisse être retirée de l'extrémité inférieure de la chaudière pour tirer parti du principe du contre-courant dans la chaudière 290
Dans l'installatin de fig.29, des tubes géné- rateurs auxiliaires sont placés entre les tubes d'eau d'une chaudière du type Wickes.
Lorsque les tubes d'eau sont situés très près les uns des autres comme dans la fig.30, on peut employer des plateaux simples décalés de tubes 6 Toutefois. lorsque les tubes 399 sont très espacés fig.29 31 et 32 ', on emploie un plateau double de tubes, générateurs Dans cette construction, une rangée droite de tubes 6¯ descend directement du collecteur 8 et d'autres tubes 400 sont pliés angulairement .Grâce à cette disposition, après que le plateau a été inséré,
il peut être déplacé pour amener les tubes 400 entre les tubes d'eau
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de la chaudière principale comme on le voit sur la fig.31
Les divers collecteurs peuvent recevoir l'eau du collecteur 402 alimenté par la pompe 403 .La circu- lation dans les tubes générateurs auxiliaires peut être rendue indépendante de celle de la chaudière principale en fermant un obturateur 401 monté sur le tuyau allant du corps inférieur de la chaudière Wickes au pot 14 dans lequel, la vapeur et l'eau provenant des tubes auxi- liaires se séparent.
Toutefois,. quand on ouvre l'obtura- teur 401 l'eau est retirée de la chaudière principale et délivrée aux tubes auxiliaires. Ceci augmente la vitesse de circulation de l'eau dans la chaudière principale et augmente Inefficacité de cette chaudière. Le fait de placer les tubes auxiliaires très près les uns des autres permet d'adopter une disposition très compacte, qui est désirable dans beaucoup de cas où la place est rare.
Comme les plateaux peuvent être insérés de côtés il nest pas nécessaire de changer la construction de la chaudière Wickes et l'on peut enlever un plateau quelconque sans déranger les tubes ou le corps de la chaudière principale. Ceci constitue un nouvel avantage de la cons- truction représentée* Quand l'obturateur 401 est.ouvert, l'installation représentée possède aussi les avantages dé- crits relativement à la fig.21 en ce qui concerne la circulation*
Non seulement l'invention permet d'améliorer la qualité de l'eau par une diminution correspondante des sédiments se déposant dans les chaudières du type ordi naire,
mais elle améliore aussi la qualité de la vpeut
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tant à cause de 1* amélioration apportée à la circulation dans la chaudière elle-même qu'à cause des possibilités de mieux diriger et régler la chaleur, de telle sorte qu'on peut obtenir de la vapeur possédant les degrés de surchauffe, de siccité ou de saturation désirés. De plus, la vaporisation rapide qui résulte de la meilleure circulation et de l'échange de chaleur rapide dans les éléments échangeurs de chaleur auxiliaire donne au sys- tème générateur une souplesse de travail plus grande, de sorte qu'il devient plus apte à satisfaire à des demandes variables.
.ainsi qu'il a été sugg.éré plus haut, l'inven- tion permet d'augmenter notablement la puissance des ins- tallations existantes tout en n'exigeant que le minimum d'espace additionnel, et ce pour une dépense relativement faible et en n'augmentant le poids de 1*'installation que dans une mesure relativement faible. Un avantage très important de l'invention réside dans le fait que cette augmentation de la production est en grande partie obtenue par un accroissement du rendement de l'installation entière, ce qui effectue une économie sensiblement proportionnée dans la quantité de combustible employée.
De plus, une étude des applications représen- tées de l'invention à divers types bien connus de chau- dières fera ressortir la simplicité avec laquelle l'inven tion peut être appliquée aux installations existantes, ainsi que le fait qu'il suffit d* apporter des changements rela- tivement peu importants à ces installations en vue de ces applications.
Comme il a été dit plus haut, on a représenté différentes combinaisons de caractéristiques dans les différentes formes de réalisation, mais il est bien en- tendu que l'invention n'est pas limitée aux combinaisons
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représentées. De même, les caractéristiques représentées sur une figure ne sont pas nécessairement particulière- ment applicables au type de chaudière représenté par cette figure, car il est usuellement possible d'apporter diverses combinaisons des caractéristiques représentées aux différentes figures pour obtenir les résultats parti- culiers désirés.
Par exemple, l'eau prise dans la chaudière principale pour alimenter les éléments échangeurs de chaleur auxiliaires peut être dérivée de diverses parties de la chaudière principale, suivant le but particulier envisagé, et l'eau non vaporisée revenant des éléments auxiliaires peut pareillement être ramenée à diverses parties de la chaudière principal, la circulation auxi- liaire n'ayant pas lieu nécessairement depuis ou vers les éléments particuliers des types de chaudière particuliers représentés.
De plus, 1..emplacement particulier des élé- ments auxiliaires par rapport à la chaudière principale représentée dans les diverses formes de réalisation de l'invention n'est pas nécessairement le seul possible pour résoudre le problème qui consiste à accroitr la puissance d'uns installation particulière, et il est bien entendu que les emplacements représentés ne sont indiqués qu'à titre d'exemples et qu'on peut en adopter d'autres pour satisfaire à des conditions particulières.
Il ressort de la description qui précède que l'invention assure une diminution importante des tempéra- tures régnant dans la cheminée dans les installations existantes, une expansion importante des dites installa- tions dans un minimum d'espace avec le minimum d* augmen- tation de poids et le minimum de dépense, une augmentation marquée de l'efficacité des installations existantes ainsi que de leur production, une meilleure qualité d'eau avec
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une diminution résultante des, inscrustations, la désaéra tion de l'eau par sa circulation dans les éléments auxi- liaires, une meilleure vapeur et que, en raison de la souples se de la disposition relative de ses éléments,
l'invention est susceptible d'être appliquée de la façon la plus large aux installations existantes et de satisfaire à toutes conditions particulières à ces installations.
Sur les dessins. on a représenté diverses combinaisons de tuiaes générateurs auxiliaires avec des -chaudières principales, ainsi que divers accessoires et procédés pour faire circuler l'eau. Les exemples d'appli cations de l'invention ont été choisis pour représenter un nombre de variantes aussi grand que possible, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux dispositions particulières représentées et que les ins- tallations peuvent, sans sortir du cadre de la présente invention, comprendre l'une quelconque des caractérisa tiques décrites, au leurs équivalents, en combinaison avec toutes dispositions de chaudières et de générateurs de vapeur auxiliaires,
et que diverses combinaisons d'une série des caractéristiques représentées peuvent Être désirables dans certaines installations et rentrant dans le cadre de cette invention.
En addition aux avantages de la circulation plus intense et de la meilleure qualité de 1'eau tant de la chaudière principale que de la chaudière auxiliaire , la présente invention augmente Inefficacité des deux chaudières en raison du fait que, dans beaucoup des ins- tallations représentées, T'eau d'alimentation retirée de la chaudière principale et envoyée à travers les tubes générateurs auxiliaires est à une température plus faible que celle de la vapeur saturée, de sorte que les premières
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parties des tubes générateurs auxiliaires peuvent être considérées corme étant un économiseur ou un réchauffeur d'eau d'alimentation ce qui rend possible d'abaisser en- core la température de la cheminée.
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STEAM GENERATOR OR SIMILAR APPARATUS
This invention relates to the means for effecting rapid and efficient heat exchange, particularly between fluids, and will be described below with reference to its application to the production of water vapor. However, it is of course understood that The invention is not limited to the embodiment or to the applications shown and described.
In the process of steam production, omitting Belgian patent N 331,027 of November 28
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1926, the rapid exchange of heat between the heating agent or vehicle and the water whose vapor is to be generated is ensured by continuously carrying out a positive circulation of the water following a predetermined path. which includes steam generating elements in which:
bucket. in the form of a film descending under the action of gravity on one of the sides of the walls of these elements, is exposed to the heat conducted through said walls and coming from the agent in the heating vehicle moving on the opposite sides of the walls *
In ordinary types of boilers or steam generators, in which the steam is obtained by boiling large masses of water, and relies almost entirely on converting currents for the circulation of water; and as a result, uniform heating of the water content of the boiler is seldom obtained.
In addition, frequently parts of the heating surfaces of these boilers are substantially isolated from the water by the steam generated and, in addition, the movement of the steam generated from the heating surfaces and passing through the body of water. causes swirling and cross currents which prevent the uniformity of direction of convection currents which is usually necessary to obtain the maximum heat exchange efficiency from the boiler construction.
One of the objects of the present invention is not only to assist or supplement the steam-generating action of the ordinary boiler by providing auxiliary means which will use a part of the heat of the heating medium which has not been used in its passage through or on the ordinary boiler, but also
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to improve and positively direct the circulation of water in the boiler itself to increase its production efficiency.
To this end, one of the aims of the invention is to connect boilers of ordinary construction with auxiliary heat transfer elements based on the principles of heat exchange described in the aforementioned patent, so that they have for effect of complementing the inaction of these boilers, first by retaining the heat of the housing or heating vehicle in the sense that their more efficient heat exchange action borrows the agent or. vehicle for heating calories that have not been removed, in the passage of the gas or vehicle through or on the main boiler,
and then directing the water from the boiler supplied to said elements or circulating through said elements so as to cause a defined and advantageous circulation on the transfer surfaces of the boiler.
It emerges from the foregoing that one of the important objects of the invention is to increase the efficiency of the ordinary boiler employed as a steam generator by directly increasing the generating action of the boiler itself, which makes it possible to increase the capacity of existing installations without significantly enlarging them.
Another object of the invention is to increase the final efficiency of the steam production installations considered as a whole and to reduce the chimney temperatures by supplementing the heat exchange action of boilers of the old types by an action of heat exchange taking place in auxiliary elements
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added to boilers. so that a greater proportion of the total number of calories can be extracted from the heated gases or other heat vehicles used for boiler rooms.
Another object of the invention is to connect the auxiliary elements to the ordinary boiler so as to ensure the circulation of the boiler water in a positively defined water circuit comprising at least part of the boiler and, preferably, by a pump or other suitable means, to establish a positive circulation of water in this circuit independent of the convection action and, preferably, in a direction such as to obtain the minimum obstacle of the part of the steam generated and the maximum heat exchange effect.
Another object of the invention is to direct the circulation of the water from the boiler along defined channels so as to allow efficient treatment of the water to remove impurities therefrom.
Other important objects and features of the invention will become apparent from the description given below with reference to the accompanying drawings which show the application of the invention to boilers of various standard types.
In these drawings Fig.l shows $ 1 application of the invention to a boiler of the type with a longitudinal body and inclined water tubes. fig. 2 shows the application of the invention to a boiler with a transverse body and inclined water tubes
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fig.3 shows the application of the invention to a Lancashire type boiler.
Fig.4 shows the application of the invention to a boiler of the tubular type with horizontal return. Fig.5 is a cross section of Fig.4 and shows the arrangement of the pipes for delivering the non-vaporized water returning from the auxiliary steam-producing elements to the main boiler.
Fig.6 shows the application of the invention to a boiler of the Wickes type with the auxiliary steam generating elements placed below the main water level of the main boiler.
Fig. 7 shows one way of using the boiler of fig. 6 both as a generator and as a superheater by maintaining the water level in the collector inclined at a point below the connection, with the collector, of the highest tubes of the generator.
Fig. 8 shows an arrangement whereby the upper manifold of the auxiliary steam-producing elements can be positively divided into two chambers connected together such that the va- can generated in the elements connected to one chamber will pass through the generator tubes of the next chamber before switching to the steam piping and will thus be superheated.
Fig.9 shows the application of the invention to a boiler of the Scottish Navy type.
Fig. 10 shows the application of the invention to a vertical water tube boiler of the wockes type with the auxiliary steam-generating elements if killed above the main water level of the boiler Fig. 11 is a detail showing position
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a baffle in the steam dome at the point where the auxiliary generator delivers 6 return water to the upper chamber of the main boiler.
fig.12 shows the application of the invention to a boiler with curved water tubes and transverse bodies, of the Stirling type * Fig. 13 shows the application of the invention to several boilers of the ordinary type with the auxiliary means heat exchangers or steam generators located in the flue or chimney common to the boilers *
Fig. 14 shows the application of the invention to a vertical boiler of the ordinary tubea type. smoke, with proposed modifications to the internal construction of the fire tube boiler itself. fig.
15 shows a construction of means for directing the return water from the auxiliary steam generating mechanism to the outer surface of the tubes of the fire tube boiler so as to form films on these tubes, this figure being a plan a provision of a pipe or main manifold and pipes distributing side jets. Fig, 16 is a detail showing how the injection pipes of fig.l5 deliver their jets to the smoke tubes. Fig. 17 is a cross-sectional detail showing another way of directing water back to the flue tubes to form films on these tubes.
Fig.18 is a vertical section along 18-18, fig.17.
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Fig. 19 and 20 are respectively a horizontal section and a vertical section showing another embodiment of the means for directing the water back to the outer surfaces of. smoke tubes so as to form films on these tubes. fig.21 shows the application of the invention to a vertical boiler with smoke tubes whose auxiliary heat exchanger or steam generator elements extend vertically through the smoke tubes of the boiler. fig.22 and 23 show arrangements for distributing water to the upper ends of the auxiliary generator tubes.
Fig. 24 shows the arrangement of the collectors located at the lower ends of the auxiliary heat exchanger or steam generator elements of fig. 21.
Fig.5 shows the application of the invention to a marine boiler of the Thorncroft type. Fig. 26 is a detail showing a suitable form of the means for projecting the film forming jets in the auxiliary heat exchanger or steam generator tubes. Fig. 27 and 28 show two other embodiments of the invention in the case of a tube boiler, smoke of the type of fig. 21 Fig, 29 is a section of a water tube boiler of the type Wickea. With auxiliary generator tubes placed between them. water tubes. fig. 30 and 31 are horizontal sections made through the tubes and show two arrangements
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different from auxiliary generator tubes.
Fig. 32 is a vertical section along 3-32 fig. 31 *
In the various figures of the drawing, W L denotes a water level, F a supply pipe and
E P an equalization pipe
As has been said previously, the invention relates generally to improvements to boilers of the ordinary type boiling a body of water, so that the efficiency of these boilers is not only increased, but that the action of the boilers is furthermore preferably seconded or supplemented so as to take better advantage of the colors contained in the heating means employed to heat the boilers.
The application of the invention to various well known types of boilers has been shown and will be described. However, it is understood that the invention is not limited to its application to types of boilers. dières represented and described and that it is generally applicable to the boiler or steam generator industry.
In the various embodiments shown, the heat exchanger or steam generator elements of the type described in the aforementioned Belgian patent N 331,027 are related to the particular type of boiler to which the invention is intended to be applied and also, preferably. , to means for effecting the circulation of water in these elements, such that the circulation thus established effects a positive and advantageous circulation of the water in the main boiler, which increases the efficiency of production of steam from the
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boiler itself at the same time as the auxiliary elements increase or supplement the steam producing action of the boiler.
In the embodiment shown in fig. 1, which shows the application of the invention to a boiler of the type with inclined tubes and with a longitudinal body, the auxiliary steam-generating elements have been shown as being situated. in the chimney 2. connected to the heating chamber, 4 of this boiler, these elements comprising the relatively long tubes 6 of small ,. diameter which characterize the steam generators described in the aforementioned patent.
The tubes 6 are connected at their upper ends to manifolds 8 which in turn are connected to an inclined water manifold 10 to which water is continuously supplied, the lower ends of the tubes being connected. similarly to exhaust manifolds 12 which are in turn connected 9. to a vapor separator 14.
In order for the auxiliary generator thus formed to be able not only to assist or supplement, but also to accelerate, the generating action of the boiler itself, the water supplied to the water collector 10 is preferably derived from the boiler body. the boiler and, in the present construction, it is derived from the lower part of said body 16 by a pipe 18 connected to a pump 20 which delivers water from the body 16 through a pipe 22 into the water collector 10
The pump 20 preferably supplies water continuously to the manifold 10 in an amount such as
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excess water relative to the promoting capacity of the tubes 6 is introduced continuously into this collector,
so that water vapor and water are both supplied from the lower ends of the tubes in the manifolds 12 and from these to the mixer and water separator 14, the excess water collected in the pot 14 being returned by the pipe 24 to the sludge collector 26 of the boiler with inclined water tubes.
In the construction shown, the sludge collector 26 is connected to the collector 26a of the boiler, this collector has
26 communicating with the main boiler through pipe 30 or the return circulation tube connected to the body 16 Faur accentuate the particular direction of the water flow from the body 16 to the pipe 18 a baffle 32 can be placed in the body 16 between the outlet pipe 18 and the pipe inlet 30.
The gap created in the tubes 6 and which separates from the excess water in the pot 14 can be led directly into the main steam line 34 which receives the steam from the body 15 of the main boiler, a safety valve 36 being preferably located at the junction between the pot 14 and the pipe 34 the body 16 preferably also being provided with a safety valve 38 as shown
The additional feed water intended to replace the water converted into mixer in the boiler and in the auxiliary tubes 6 can be introduced as hitherto into the drum 16 via the feed pipe 40 or else ,
preferably it can be introduced into the intake pipe of the pump 20 through the pipe
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feed 42 so that it mixes with the hot water coming from the body 16 and is then led through the pipe 22 to the water collector 10 and then returns through them. collectors 8 tubes 6 collectors 12 and pot 14 to the. main boiler, being thus heated, in a perfect manner before its introduction into the main boiler.
The water derived from the water collector 10 is introduced into the tubes by the collectors 8 through the injection openings presented by these neck readers, this construction being shown in detail in FIG. 26 These injection openings have such a diameter and are directed so that water is introduced into the tubes 6 in an amount less than that sufficient to fill each tube and is projected against the internal surface of each tube so that 'it forms a film on the wall of the tube, the quantity of water introduced into each tube being in most cases preferably greater than that which vaporizes in its path through the tubes,
so that ± both steam and water escape from the lower end of each tube
Range shown in fig. 26, the injection openings 44 are formed in a removable distribution sleeve 46, this sleeve being adjustable around the longitudinal axis of the manifold 8 so as to vary the inclination of the opening d. 'injection 44 with respect to the axis of the tube 6 When the desired adjustment has been obtained to direct the jet against the internal surface of the tube 6 the jacket 46 can be fixed in its adjusted position inside the manifold 8 anyway. suitable.
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The circulation, in the construction of fig.l, can be called series-parallel circulation. Part of the water which has passed through tube 6 and entered pot 14 goes to collector 26a through pipe 24, then returns through the water tubes of the main boiler to body 16. Leaving body 16 the water is sucked up through the pipe 18 and delivered to the water collector 10 to be directed once more along the tubes
6 Other parts of the water can pass only through the tubes 28 to the drum 16 and from the latter, through the pipe 30 to the manifold 26a -.
However, there is a constant and relatively rapid circulation of water in contact with both the tubes of the main boiler and the tubes ± of the auxiliary generator.
In the construction of Fig. 2, in which the invention is applied to an inclined water tube boiler having a transverse body, a slight modification of the circulation is employed. In this construction, the auxiliary steam generator mechanism is arranged in the chimney 2 as in fig.l, the auxiliary steam generator shown being of the type comprising a symmetrical arrangement of the tubes 6 this arrangement being served by a water collector in V 48 and 1 * water and steam being separated in pots 50 joined at 52 by a V connector,
of which the return water is conducted by a pipe 54 directly to the sludge collector 56 and to the collector 56 which has no other connection with the transverse body 58 than that provided between the inclined tubes 60 and the collector 62 and return through substantially horizontal tubes 64 Water derived from the body 58 to supply the mechanism or generator tubes
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auxiliaries 6 must, returning from this generator mechanism through the pots 50 and the pipe 54 pass through the tubes
60 and 64 of the main boiler before reaching body 58 again.
In this embodiment of the invention, the water intended for the auxiliary generator is taken from the lower part of the body 58 by a pipe 66, preferably through a low speed reservoir 68 before being introduced into the tubes 6 this. reservoir being located in this example between the body 58 and the pump 70 which raises the water through the pipe 72 to the water collector 48. By providing a reservoir 68 of considerable capacity and by introducing the additional feed water into this reservoir , for example by an inlet duct 74 it is possible to heat the feed water before introducing it into the generator tubes 6 and, at the same time, the fact that the speed of the water is slowed down as a result of the big capacity,
The reservoir provides a considerable deposit of solids which may be contained in the feed water or the boiler water, which material can be extracted or discharged through a tap.
drain 76 The inlet of the pipe 78 connecting the tank
68 to the pump 70 is preferably located, as shown, above the bottom of said reservoir to allow solids to settle without entering the pump 70 If the advantages are not desired of the. settling and heating due to the introduction of the feed water into the reservoir 68 can be introduced 'this water at any other suitable place of the water circuit, for example at 80.
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It will be noted that the characteristics shown in relation to one type of boiler are usually also applicable to other types of the same general class of boiler; for example, the reservoir 68 which ensures a low speed zone in the circulation of the auxiliary generator of fig. 2 is not necessarily limited to its application to the particular type of boiler of fig. 2 and the invention n Nor is it limited to employing a low velocity zone such as that created by the reservoir 68 to effect the precipitation of foreign substances in the circulating water.
It will be appreciated that by providing for the circulating water a definite path along which substantially all of the boiler water will ultimately be conducted results in the possibility of treating the water in any desired manner to remove foreign substances therefrom. This constitutes a particularly advantageous feature of the invention in that it allows substantially complete treatment of the water of older and well known types of boilers, an operation which has not been practically possible until now. . In this way, the formation of encrustations on the auxiliary tubes on the one hand and on the tubes and tubesheets of the main boiler on the other hand is significantly reduced or prevented.
In Fig. 3 the invention is applied to the Lancashire type boiler and in this embodiment the auxiliary generator is arranged in the chimney to receive the hot gases coming directly from the rear end of the flue or hot chamber 82 of the boiler, which changes the usual practice of taking the gases along and below this type of boiler before delivering them to the chimney *
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In the example of fig. 3,
the water which is to be delivered to the generator tubes 6 is diverted from the anterior end of the lower part 84 of the boiler through a pipe 86 which delivers it to a pump 88 delivering it through a pipe 90 to the manifold. water 10 of the same type as that of fig. 1 The return water delivered by the lower ends of the tubes 6 enters the pot 14 and is returned through the pipe 92 to the rear end of the lower part 84 of the boiler , which improves the circulation of the boiler, produces a movement of the water from 1 * back to the front through the lower part of the boiler and consequently produces a movement of the heated water from the front to the front. rear in the upper part 94 of the boiler.
The steam coming from the pot 14 can be conducted in the common steam pipe 96 to which the steam line 98 from the steam chamber 94 is connected by a pipe 100. The feed water intended to replace that vaporized in the main boiler as well as in the generator tubes 6 can be introduced into the suction of the pump 88 through a pipe 101.
In Figs. 4 and 5 of the drawings, the invention is applied to the ordinary horizontal return tubular boiler, the auxiliary generator being arranged directly above the exhaust flue of an individual boiler as shown in fig. 4 or, in the case where it is used with a battery of boilers, this generator being able to be placed in the chimney or in the vertical part of the connection duct with the chimney located at the end of this battery of boilers .
In this embodiment of the invention, the water intended to be
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delivered to the generator tubes ¯6 can be diverted from the rear end of the boiler 102 through the purge pipe 10 from where it goes through the pipe 106 the pump 108 and the pipe 110 to the water manifold 10. The water delivered by the lower ends of the generator tubes 6 and collected in the pot 14 can be returned to the boiler 102 by an improved arrangement which will be described.
The pot 14 is preferably connected to a pipe 112 by a pipe 115 The pipe 112 extends as shown substantially throughout the length of the boiler 102 and serves as a manifold for a series of exhaust nozzles. 116 descending from side branches 118 of the pipe 112 or directly from the lower part of said pipe. These nozzles 116 are preferably arranged so as to deliver the return water directly to the flue pipes 120 of the boiler.
It can thus be seen that the return water is efficiently distributed over the heating surfaces of the main boiler and that, due to the fact that the water intended for the generator tubes 5 is taken from the lower part of the boiler main boiler, we obtain a very efficient circulation of water in the main boiler above the heating tubes 120
If desired, the water level in the main boiler 102 can be lowered below the lower ends of the nozzles 116 as well as below the flue tubes 120 over which these nozzles discharge, allowing water, back to be delivered in the form of films on the external surfaces of the smoke tubes,
thus increasing the efficiency of heat transfer and! therefore, the amount of vapor vaporized per unit time. If this is done, it will be desired
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rable to also deliver water to the exposed sheets of the boiler, for example using side nozzles 122 to protect these sheets. against heat and also use their internal surfaces for film spraying.
The feed water intended to replace that vaporized can be introduced into the circulation of the boiler at any desired point of the circulation. In the example shown, the supply pipe 124 is provided with communications controlled by shutters so that the supply water can be introduced at will into the suction of the pump 108 or through the pipe 126 into the lower part or the upper part of the main boiler 102 the pipe 136, as the pipe 112 being preferably extended throughout the length of the boiler, being provided with side branches 128 and delivering its water from '' exhaust through nozzles 130 Through another shutter communication,
the feed water can be introduced into the pipe 112 and thus be mixed with the return water from the pot 14 to be delivered with this water through the nozzles 116 on the smoke tubes 120
Fig. 6 shows the application of the invention to a vertical boiler with water tubes of the Wickes type comprising upper body 132 and lower 134 connected by water tubes 136 arranged in two groups separated by a vertical baffle 138 which obliges the hot gases from heating chamber 140 or other suitable heat source first rise along the front bundle of tubes and then descend along the rear bundle of tubes into the outlet flue 142.
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In this example, the auxiliary generator is located in the outlet chamber 142 with its water collector 10 being below the water level 144 in the upper body 132 of the main boiler. This makes it possible to supply the collector 10 with water diverted from the main boiler under the action of the pressure sensor via a pipe 146 connected to the lower part of the body 132. The return water arriving from the lower ends of the tubes 6 and entering the pot 14 is led directly to the pump 148 through the pipe 150, the pump returning it through the pipe 152 to the lower body
134 of the boiler. The main advantage of this arrangement is that it does not increase the height of the installation.
Another advantage lies in the. possibility of more flexible regulation of the load height in the auxiliary generator tubes.
This embodiment also shows the possibility of employing the auxiliary tubes 6 to superheat the steam generated in the main boiler. For this use it is obviously necessary to connect the manifold 10 to the vapor zone of the.
main boiler, this being carried out in the present example by a pipe 154. the pipes 146 and 154 being connected to the manifold
10 by a common pipe 156 Using a shutter
146a allowing the pipe 146 to be closed, it is possible to introduce vapor derived from the vapor zone of the body 132 in the upper ends of the tbes and to deliver this vapor in the pot 14, then to lead it through the communication pipe 158 to the pipe main steam
160, direct communication between the body 132 and this.
pipe being cut by a suitable plug provided on the pipe 162 A plug 150a is also preferably
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provided on the pipe 150 so that the pump 148 is isolated from the pot 14
It is also seen that by keeping the shutter 146a of the pipe 146 open at the same time as the communication with the vapor zone of the body 132 is kept open, a mixture of vapor and water can be delivered to the manifold 10. which adjusts the degree of superheating so that superheated steam will be supplied from the pot 14 at any desired temperature.
Further, as shown in Fig. 8, the manifold 10 may be provided with means such as a shutter 164 allowing it to be divided into two sections, the water being introduced into the lower section through the pipes 146 and 156 and the steam being introduced into the upper section through pipes 154 and 156b. Another communication 166 may be provided with the upper half of the manifold to allow steam to be withdrawn from the upper part, if desired. In this case, the shutter 146b and the shutter 158a of the pipe 158 can be closed.
The water passing through the pipe 146 and the. the lower tubes of the auxiliary generator will turn into steam, will rise in the upper tubes of the auxiliary generator and exit through communication 166 By closing the shutter 166 and opening the shutter 156a it will be possible to pass the superheated steam generated in the upper tubes through the steam chamber of the Wickes boiler, which will improve the quality of the steam delivered by this boiler to the steam pipe 160. * The shutter 164 can also be replaced by a water level regulator.
The variant of fig. 7 uses a water level regulator to modify the water supply derived from the pipe 146 with the steam and water being broken up in the pipe.
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lower part of the collector and separated, the steam rising at the top of the collector and descending in the upper generator tubes, while the water descends in the lower generator tubes.
The supply conduit connected to the water circulation to deliver water to replace that vaporized can be left in its usual place as shown at 168 or as in some of the other embodiments of the invention. can be connected to the water circulation either on the discharge side, follows on the suction side of the pump.
In fig. 9 the invention is applied to a boiler of the Scottish navy type, the auxiliary generator being located in the carnea or exhaust channel 2 of this boiler, and the water intended to supply the auxiliary generator being derived from the lower part of the body through pipe 170 and supplied to pump 172 and therefrom through pipe 174 to water collector 10 the return water being withdrawn from pot 14 through pipe
176 which is fitted with connections 1278 180 controlled by shutters * If the shutter of connection 180 is open and that of connection 178 closed,
the return water will be delivered to the main boiler below level 4 'water 182 If the shutter of connection 180 is closed and that of connection 178 also closed, the water delivered will be brought slightly above level 182 by a bypass 184 of connection 180. or else, by opening the shutter of connection 178. the return water can be delivered to the boiler at an even higher point. As in the embodiment already described, the steam from the fart 14 is preferably conducted directly to the main steam piping 186 to which the main boiler 188 is connected.
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The possibility of the auxiliary generator tubes being destroyed by the lack of feed water is prevented by providing a steam pipe 395 extending from the top of the upper manifold and plugs 396 and 397, the operation of which is governed by a shutdown. the pump.
This stop can determine the control of the shutters. in two ways * When the pump stops, the pressure difference between pipe 174, and the steam chamber of the main boiler drops to zero and can act on a differential pressure device 398 which in turn actuates electrical relays closing the shutter 397 and opening the shutter 396 All the steam generated then rises in the auxiliary generator tubes and leaves through the steam pipe 395 thus protecting the auxiliary generator tubes against destruction and delivering superheated steam.
Stopping the pump can also actuate a 394 regulator which actuates the same electrical relays * Other instruments can be substituted for the differential pressure device and regulator when desired * This type of control can be applied to the any of the installations shown in which the auxiliary generator tubes are placed at a certain height above the main boiler.
In figs. 10 and 11, the invention is applied to a vertical water tube boiler of the Wickes type, and the auxiliary generator is located above the water level of the main boiler, which distinguishes this embodiment of that of Figs. 6, 7 and 8.
The water derived from the lower body'134 of the boiler through a pipe 190 passes to the pump 192 or, through a bypass 194 to the auxiliary pump 196 and is raised by one or each
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of these pumps and the pipe 198 to the manifold 10 of the auxiliary generator. Return water from the collecting and separating pot, 14. is carried in the upper body
132 of the boiler by the pipe 200 being preferably brought back to. the boiler above the water level 144 to suppress the influence of steam in the body
132 a baffle 202 can be placed above the opening through which the pipe 200 opens into this body.
Feed water can enter through pipe 168 as in an ordinary boiler of this type, or it can be introduced into any suitable part of the external circuit as in some of the other embodiments of the invention.
The lower end of the lower manifold or separator pot of the auxiliary generator is connected to the steam body of the Wickes boiler above the water level. The upper part of said pot is connected to the steam pipe in parallel with the Wickes boiler.
This ensures a very smooth service, since when the wickes boiler is developing steam very quickly while the auxiliary generator is not producing a lot of steam the steam from the Wickes boiler can pass directly through the drain pipe, , or partly by the steam pipe and partly by the pot of the auxiliary generator. Conversely, when the auxiliary generator is working at a very high rate, part of the steam separates in the pot and is delivered through the upper communication, while part of the steam can be delivered into the steam body of the boiler. Wickes and go outside through the steam pipe.
In fig. 12 the invention is applied to
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a transverse body and curved tube boiler, the boiler shown being of the Stirling type
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well known. This application particularly draws the advantage of the invention in that the efficiency of the boiler is increased due to the fact that the circulation of water in this boiler is made more active.
In this boiler, the normal circulation of water, when the auxiliary generator does not exist,
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is as follows: Leaving the body z16, the water goes down through the bzz tubes to the $ 208 body then rises through the 210 tubes to the 214 body and returns to the starting point through the
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water tubes bzz0.
This circulation is due to the fact that the water in the front tubes which are exposed to the hottest gases heats up much more and therefore becomes much lighter than the water in the tubes 212.
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4, when vaporization begins, the boiling which takes place in the anterior tubes is much more intense than in the intermediate tubes and tends to entrain the water with the steam.
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through the rear tubes 204 to the zoos body where it joins the main water circuit * The bodies 214 and 316 are connected to each other by the steam tubes 318 as well as
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by the water tubes bzz0 ,,
the vapor capable of separating in the body 214 being thus conducted to the chamber
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from the carps bzz from where it escapes through the steam pipe 222 * The body 06 is also preferably connected by a steam pipe to the body 816, but there is no water connection, except not tubes 204
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and tubes 210 and 212.
Taking the water for the auxiliary generator tubes 6¯ in the body 214 as shown
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felt by the pipe 326, the pump 228, the pipe
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230 and the water collector 10 and by returning the water from the collecting and vapor separating pot 14 through the pipe 232 to the body 206 a positive circulation of the water is established which considerably increases the efficiency of the generating action of steam from tubes 204 210 and 212, and in this way, the auxiliary generator not only supports the action of the main boiler but by the action of its own circulation system,
it increases the efficiency of the main boiler itself by establishing a more positive and efficient circulation of water in the main boiler
The feed water can be introduced into the boiler at the usual point through pipe 234, or if desired * it can be introduced into the external circuit, such as for example on the suction side of pump 228 through the pipe power supply 236
In fig. 13, the invention is applied to a boiler battery of the ordinary type, the auxiliary generator being housed in the flue ,,
chimney or battery connection duct so as to utilize the residual heat which has not been absorbed by these boilers in the passage of gases through them or above them. In this construction, the water in the pipes auxiliary generators ± is brought into a common pump inlet line 238 from the bottom of each of the boilers and is raised by pump 240 and pipe 242 to water collector 10, return water from pot 14 being returned to the bodies 244 of the boiler bank by a common return pipe 246 provided with connections 248 leading to the respective bodies.
The steam from the pot 14 and the steam from the bodies 244 are preferably conducted in a common steam pipe 250.
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In fig. 14 to 20 inclusive, the invention is applied to a boiler of the vertical type with smoke tubes, the tubes of the auxiliary generator being, in this example, very inclined with respect to the vertical instead of being substantially vertical as in the other constructions described above. In the present example, the construction of the fire tube boiler itself is also modified to some extent with means being provided for directing the return water from the auxiliary generator to the upper ends of the fire tubes as a pipe. film licking the external surfaces of these tubes, the main water level of the boiler being preferably lowered for this purpose, which increases the heat exchange efficiency of the boiler *.
The auxiliary generator is placed in a tile or sloped chimney communicatin 252 paritant of the main boiler 254 and the water intended for the auxiliary tubes. 6¯ is derived from the lower body of the boiler 254 by a pipe 256 which delivers it to a pump 258 the latter raising it through a pipe 260 to the water collector 10, the return water from pot 14 being conducted by the pipe 262 in the chamber 264 of the boiler 254 the pipe 262 opening into the chamber 264 through orifices located preferably on either side of the boiler as shown, so as to ensure a more even distribution of the water on a plate distribution 266 (fig. 17 and 18)
The plate 266 has apertures which surround the smoke tubes 268 and the size and shape of which are such that water flowing through them forms films concentric with the smoke tubes.
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smoke 268 which films, descending to the water level 270 of the boiler, are subjected to the action of the heat conducted through the walls of the smoke tubes and are rapidly converted into steam, this water being the return water to which considerable heat has already been imparted by the tubes 6 of the auxiliary generator.
In fig. 15 and 16 is shown another embodiment of the means for ensuring the distribution of the return water on the smoke tubes
268. In this variant, the return pipe 265 is extended into the boiler and is provided with side connections 272 having injection ports 2784 projecting the water jets 276 against the adjacent smoke tubes 268.
As in the previously described constructions, the steam from pot 14 is preferably conducted through pipe 282 directly into a common steam line 284 which also receives steam from chamber 264 through pipe 286.
Figs. 21 to 24 inclusive show another way of applying the invention to a vertical fire tube boiler. In this example, the auxiliary generator elements, instead of being located in the flue or chimney to receive the heat from the gases which first passed through the boiler flue tubes, are preferably housed inside the flue pipes. smoke tubes themselves an auxiliary generator tube being preferably disposed inside each smoke tube.
This arrangement of the auxiliary generator tubes makes it necessary to provide for these tubes an arrangement of collectors quite different from that employed in the tubes.
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other embodiments previously described. In fig. 22 23 and 24 are shown various arrangements of collectors.
In the construction of fig * 21, the small tubes 6 of the auxiliary generator are arranged in the flue tubes 288 of the boiler 290. To give a suitable extension to these tubes which have the usual small diameter of the film tubes employed in this type generator, the tubes 6 are preferably extended beyond each end of the flue tubes 288, which ensures contact with the hot gases of the heating medium over a considerably greater part of the path of these gases than it does. is only possible in the case of the flue tubes themselves.
It is evident that several advantages are ensured by placing the tubes 6 of the auxiliary generator in the flue tubes 288 of the main boiler. First, narrowing the gas conduits increases the speed, and hence the agitation action of the gases ... correspondingly increasing the number of points of contact of the gas particles with the gas surfaces. heating and thus ensuring a greater heat transfer than that which is possible to obtain in the ordinary fire-tube boiler.
In addition, a much larger heat transfer or conduction surface is presented to gases in the hottest part of their path, which not only effects removal of a larger portion of the heat from the gases in the gas. their path through the tubes. smoke but also ensures, due to the prolongation
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management of the tubes, auxiliaries beyond the two ends of the smoke tubes, this advantage that the auxiliary tubes will borrow from the gases a new quantity of heat.
Furthermore, due to the fact that the water contained in the tubes 6 descends in these tubes in the form of films on the internal surfaces of said tubes, and that this movement of the water under the inaction of gravity is not subject to any obstacle, the amount of heat transferred to the water contained in these tubes will also be much greater, in proportion to the exposed area, than that transferred to the water surrounding the flue tubes 388.
In the construction of fig. 21 as in those previously described, advantage is taken of the positive water movement which is essential to constantly deliver water to the film tubes ± to ensure an advantageous and defined circulation of the water. in the main boiler.
Preferably, means are provided for taking the water intended to be delivered to the tubes 6 in the main boiler 290 In the present example, the pump 294 which works so as to raise the water to supply the tubes 6 through the pipe 297 opening into the upper manifold or water distributor 298 is connected to the lower part of the main boiler 290 by the pipe 292 The manifold 298 comprises radiating arms or branches 300 starting from a central riser 302 and receiving the upper ends of the tubes 6 these arms being provided with suitable means for projecting jets of water into the upper ends of the tubes 6 and against the internal walls of said tubes so as to form films on these walls in the manner previously
described.
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Preferably, the quantity of water delivered to the tubes 6 is greater than that which will vaporize in its path inside these tubes, and the excess water and the steam leaving the lower ends of said tubes will be received by a collector which can be established like that of fig.24 in which the arms or connections 304 are arranged along the radii of an enveloping pipe 306 serving as a water collector and as a vapor separation pot. Steam from header 306 rises through pipe 307 to main steam line 309 which is also connected to steam zone 311 of boiler 290. The water which separates from the steam in the collecting pipe 306 goes down through the pipe 313, connected to the pump 294.
In fig. 21 the pipes 292 and 313 are connected by a T 315 arranged between the boiler 290 and the pump 294
Because the header 306 is located below the water level in boiler 290 it is important that there is a suitable water level regulator to control the amount of water bypassed from boiler 290 and admitted into the suction of pump 294, so that excess water does not accumulate in said pipe 306. In this example,
the water level is preferably maintained below the header 306 in the pipe 313 and a suitable water level regulator 317 is provided at this point to govern the operation of a shutter 319 mounted on the pipe 292 and whereby the water supplied by the boiler 290 to the pump 294 can be regulated.
It can be seen that this water level adjustment also plays the role of supplying water to the pump 294 to feed the film tubes 6 In this way,
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if the water level in pipe 313 fell below a predetermined point, the amount of water delivered to the pump by pipe 292 would increase,
as a result of the automatic opening of the shutter 319
In addition to maintaining a predetermined water level below the collector pipe
306 it is important to maintain a predetermined level in the main boiler 290 The feed water intended to replace that converted into steam can be introduced into the boiler 290 directly or it can be mixed with the hot water received from the collecting pipe. 306 In the construction of fig. 21, a water level regulator 321 connected to the boiler
290 governs a shutter 323 mounted on the feed pipe 325. This pipe has two connections controlled by plugs.
One 327, is connected to the pipe 292 between the shutter 319 and the T 315. The other
329 is connected to a pipe 331 arranged between the pipe 296 and the boiler 290 Thanks to the arrangement of the shutters A and 0 on the respective pipes 329 331 and 327 the feed water can be introduced at various points of the generating apparatus of steam.
If the valves B and 0 are closed, the water level regulator 321 will have the effect of introducing the additional feed water directly from the feed line 325 into the boiler 290 and the tubes 6 will only receive water that has already passed through the boiler 290
If the shutter A is closed and the shutters b and 0 open, the feed water from pipe 325 will be introduced into the suction of pump 294 and the feed water delivered to the main boiler will then be received. by plug ± and pipe 331 of the pipe
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296..If you close the shutter ± and open shutters A and B
the supply water can be introduced directly into the boiler 290 as well as into the tubes via pipe 296.
We see that the water level regulators
317 and 321 have the role of maintaining,) a predetermined water level in the boiler 290 as well as a predetermined water level below the collecting pipe 306, the latter water level having the aim of ensuring the descent of water under the action of gravity not only through the film tubes µ¯ but also through the connections 304 of the collecting pipe 306 to ensure a suitable separation of the steam and the water at these points.
However, it is obvious that the invention is not limited to the particular arrangement of the control shutters and that the shutter 323 could be located at other points, for example near the main boiler, as well as various other combinations of control shutters could be adopted to satisfy the particular conditions to be established.
In Fig. 23 is shown another arrangement of the upper manifolds. In this figure, manifolds 308 extend laterally from a horizontal main manifold 310.
To achieve the desired combustion space in the heating chamber 312 in which the auxiliary tubes 6 and their lower manifolds have been extended) it may be desirable to place the grates at a position lower than that in which they are located. when the boiler is used without a general mechanism
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auxiliary generator.
In fig. 25 the invention is shown applied a marine boiler of the Thornycroft type In this type of boiler, the water tubes 324 extending between the upper body 326 and the lower body 338 constitute a water wall. for the heating chamber 330. the two bodies being furthermore connected directly by one or more pipes 332 to ensure a distribution of water to the tubes 324 In this type of boiler, there is also preferably provided a series of tubes 334 connecting the body greater than collectors 335 these tubes constituting outer water walls of one or more from which the water intended for the auxiliary generator can be derived,
for example by a pipe 336 delivering water to the pump 338 which raises it by a pipe 340 to the V-shaped water collector 48 which in turn delivers it to manifolds 7 feeding the generator tubes 6 The pump can * if desired, receive water directly from the body 326.
In this embodiment, the auxiliary generator is located above the main boiler in a vertical extension of the heating chamber or in the chimney so that it receives its heat from the gases after these. These have passed over the main boiler generator tubes. The pots 14 are preferably connected directly to the body 326 to deliver the water back to this body. baffles 342 being preferably provided to prevent the arrival of the return water interfering with the exit of the steam out of the body 326 through the pipe 344 which leads it to the steam line 346 to which the pots 14 are also connected.
The additional feed water can be introduced either in the suction of the pump, for example
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through pipe 348, or, as is usually done in this type of boiler, through pipe 350 in the body
326 It can be seen from the foregoing that the inapplicability of the invention to this type of boiler increases the circulation between the bodies 326 and 328 of the boiler and thus increases the generating efficiency of the boiler itself:
, at the same time as it supports or supplements this efficiency with the help of. auxiliary heat exchanger elements in fig. 27 and 28 show modifications made to the embodiment of FIG. 21 in which the tubes 6 are housed in the flue pipes of the boiler 290 In FIG.
27 two circulation pumps 352 and 354 are provided and the water circulates in series through the tubes 6 and the boiler 290 the water intended to feed the tubes 6 being taken from the boiler 290 through the pipe 356 and raised by the pump 554 and the pipe 358 to the manifold 298 while the water collected in the collecting pipe 306 is delivered by the pipe 360 to the pump 352 which raises it through the pipe 362 to the boiler 290
In this construction fig. 27 A single water level regulator 364 will usually suffice to maintain the correct amount of water in the system. to supply both the tubea 6 and the boiler 290.
This regulator maintains a predetermined water level in the pipe 360 which supplies the inspiration of the pump 352 and it acts by a suitable connection 366 with the plug 368 of the supply pipe 370 so as to introduce into the pipe 358 leading to the manifold 298 supplying the tubes 6 with a sufficient quantity of water to replace
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the one that evaporates in the tubes 6
However.
to prevent the introduction of excess water into the main boiler 290 there is further preferably provided a water level regulator 372 arranged to maintain a predetermined water level in the main boiler 290 this regulator being connected by a suitable transmission 374 to a shutter 376 mounted on the supply pipe 370 the shutter 376 being placed beyond the shutter 368 for the purpose of preventing the feed water from entering the shutter 368 in the case where the level in boiler 290 becomes too high.
This would result in the pump 354 withdrawing from the boiler, through pipe 356 to feed tubes 6, a greater quantity of water than if the feed water were introduced by the action of regulator 364 on the boiler. plug 368 in pipe 358.
An arrangement which can be adopted as an alternative comprises a branch 378 disposed between the pipe 370 and the pipe 362 and on which a control plug 380 can be arranged, controlled by a link 382 with the water level regulator. 364, which allows feed water to be introduced simultaneously into pipes 358 and 362. By eliminating the communication with the pipe 358, the feed water can be introduced into the boiler 290 instead of being introduced into the generator tubes 6.
In fig. 28 the generation of steam is carried out entirely in the tubes 6 the boiler 290 being used as a means to heat the water before
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introduce it into the tubes 6 In this construction, the upper end of the boiler 290 is connected directly by a pipe 384 to the manifold 298 and the water returning from the lower ends of the tubes 6 and collected by the collecting pipe 306 is conducted via pipe 386 to pump 388, the latter returning it via pipe 390 to the lower end of the boiler
290.
A regulator of. water level 392 controlled by the level. scissor in pipe 386 actuates a shutter 394, driven on supply pipe 396 to introduce water into the suction of pump 388 to replace that transformed into steam and delivered to steam line 307 It is evident that the communications between pipes 384 and 390 and boiler 290 can be reversed if desired,
so that the pump can introduce return water and feed water into the upper end of the boiler and that the water intended for feeding the tubes 6 can be withdrawn from the lower end of the boiler to take advantage of the counter-current principle in the boiler 290
In the installation of fig. 29, auxiliary generator tubes are placed between the water tubes of a Wickes type boiler.
When the water tubes are located very close to each other as in fig. 30, simple staggered tube trays 6 can be used, however. when the tubes 399 are widely spaced fig.29 31 and 32 ', a double tray of tubes, generators is used. In this construction, a straight row of tubes 6¯ descends directly from the collector 8 and other tubes 400 are bent angularly. Thanks to this arrangement, after the tray has been inserted,
it can be moved to bring the tubes 400 between the water tubes
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of the main boiler as seen in fig. 31
The various collectors can receive water from collector 402 supplied by pump 403. Circulation in the auxiliary generator tubes can be made independent of that of the main boiler by closing a shutter 401 mounted on the pipe going from the lower body of the pump. the Wickes boiler with pot 14 in which the steam and water coming from the auxiliary tubes separate.
However,. when the shutter 401 is opened the water is withdrawn from the main boiler and supplied to the auxiliary tubes. This increases the speed of water circulation in the main boiler and increases the efficiency of that boiler. Placing the auxiliary tubes very close to one another enables a very compact arrangement to be adopted, which is desirable in many cases where space is scarce.
As the trays can be inserted from the sides it is not necessary to change the construction of the Wickes boiler and any tray can be removed without disturbing the tubes or the body of the main boiler. This constitutes a further advantage of the construction shown * When the shutter 401 is open, the installation shown also has the advantages described in relation to fig. 21 with regard to circulation *
Not only does the invention make it possible to improve the quality of the water by a corresponding reduction in the sediment deposited in boilers of the ordinary type,
but it also improves the quality of the vpeut
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both because of the improvement made in the circulation in the boiler itself and because of the possibilities of better directing and regulating the heat, so that one can obtain steam having the degrees of superheating, dryness. or saturation desired. In addition, the rapid vaporization which results from the better circulation and rapid heat exchange in the auxiliary heat exchanging elements gives the generating system greater working flexibility, so that it becomes more capable of satisfying to varying demands.
.as suggested above, the invention makes it possible to significantly increase the power of existing installations while requiring only the minimum additional space, and this at a relatively low expense. and increasing the weight of the installation only to a relatively small extent. A very important advantage of the invention lies in the fact that this increase in production is to a large extent obtained by an increase in the efficiency of the entire installation, which results in a substantially proportionate saving in the quantity of fuel used.
In addition, a study of the illustrated applications of the invention to various well known types of boilers will bring out the simplicity with which the invention can be applied to existing installations, as well as the fact that it suffices to make relatively small changes to these installations for these applications.
As stated above, different combinations of characteristics have been shown in the different embodiments, but it is understood that the invention is not limited to the combinations.
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represented. Likewise, the characteristics shown in a figure are not necessarily particularly applicable to the type of boiler represented by that figure, since it is usually possible to provide various combinations of the characteristics shown in the different figures to obtain the particular results desired. .
For example, water taken from the main boiler to feed the auxiliary heat exchanger elements can be diverted from various parts of the main boiler, depending on the particular purpose envisioned, and non-vaporized water returning from the auxiliary elements can similarly be returned. to various parts of the main boiler, auxiliary circulation not necessarily taking place from or to the particular elements of the particular boiler types shown.
In addition, the particular location of the auxiliary elements relative to the main boiler shown in the various embodiments of the invention is not necessarily the only one possible to solve the problem of increasing the power of the boiler. a particular installation, and it is understood that the locations shown are only given as examples and that others can be adopted to meet specific conditions.
It emerges from the foregoing description that the invention ensures a significant reduction in the temperatures prevailing in the chimney in existing installations, a significant expansion of said installations in a minimum of space with the minimum of increase. weight and minimum expenditure, a marked increase in the efficiency of existing installations as well as their production, better water quality with
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a reduction resulting from the encrustation, the deaeration of the water by its circulation in the auxiliary elements, a better vapor and that, owing to the flexibility of the relative arrangement of its elements,
the invention is capable of being applied in the widest way to existing installations and of satisfying any conditions specific to these installations.
On the drawings. various combinations of tuiaes auxiliary generators with main-boilers have been shown, as well as various accessories and methods for circulating water. The examples of applications of the invention have been chosen to represent as many variants as possible, but it is understood that the invention is not limited to the particular arrangements represented and that the installations may, without departing from the scope of the present invention, include any one of the characteristics described, their equivalents, in combination with any arrangements of boilers and auxiliary steam generators,
and that various combinations of a series of features shown may be desirable in some installations and falling within the scope of this invention.
In addition to the advantages of increased circulation and better water quality from both the main boiler and the auxiliary boiler, the present invention increases the efficiency of both boilers due to the fact that in many of the installations shown. , The feed water withdrawn from the main boiler and sent through the auxiliary generator tubes is at a lower temperature than that of saturated steam, so that the first
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parts of the auxiliary generator tubes can be considered as an economizer or a feedwater heater which makes it possible to lower the temperature of the chimney even further.