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"Générateur à vapeur"
La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux générateurs de vapeur surchauffée à très haute pression., du type comportant une chambre centrale d'allumage autour de laquelle
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sont disposées concentriquement plusieurs chambres annulaires de combustion, ces chambres annulaires de combustion alternant avec des capacités de circulation d'eau et de vapeur,
Ces perfectionnements consistent essentielle- ment dans unemultiplication des surfaces d'échange réalisée au moyen d'un cloisonnement des chambres, ou capacités, pour la circulation des fluides, de telle manière que cette multiplication soit obtenue avec le minimum d'encombrement et de poids.
Conformément à l'invention on insère dans chacune des capacités, quelle que soit sa nature, des cloisons médianes forçant le fluide en circulation dans cette capacité à la parcourir deux fois de suite dans le sens vertical (de haut en bas et de bas en haut ou vice-versa).
Une autre caractéristique de l'invention consiste à disposer une bougie d'allumage sur le cou- vercle de la chambre centrale de combustion, à.l'oppo- sé du brûleur et à l'endroit où les gaz enflammés sortent de la chambre d'allumage pour circuler dans les chambres concentriques de combustion. Il se pro- duite en effet, à cet endroit, par suite de la vites- se des filets de gaz enflammé en circulation, une zone de dépression dans laquelle la température est la. plus réduite; la bougie disposée au voisinage de cette 'zone ne court donc pas le risque d'être détériorée.
Le générateur perfectionné qui fait l'objet de la présente invention est caractérisé de plus par les points suivants: 1 -Les chambres, ou capacités annulaires
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concentriques, sont formées par des évidements de section annulaire creusée, par tout moyen approprié quelconque et, de préférence, par des fraises tubulai- res de diamètres convenables, dans un bloc d'acier qui constitue le corps du générateur ; ces chambres annulaires peuvent également être formées par des tubes soudés
2 - Le corps cylindrique formant la chambre centrale de combustion est fait en un métal très résis- tant aux hautes températures et de préférence, en acier chrome-nickel ;
corps cylindrique constitue ainsi volant de chaleur,
Grâce à l'application de ces deux moyens on obtient un appareil absolument étanche,, résistant parfaitement aux hautes pressions et aux températures élevées.
Sur le dessin annexé, on a représenté à titre d'exemple et de manière absolument schématique, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation du générateur perfectionné-,
La figure 2 en est une vue par bout avec coupe transversale partielle,-
Les figures 3, 4 et 6 sont des vues schéma- tiques de trois variantes;
La figure fi est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4;
Les figures 7 et 8 sont des coupes par VII-VII et 7111-7111 de la figure 6.
Ainsi qu'on le voit sur les figures 1 et 2, le générateur qui fait, l'objet de la présente inven- tion se compose d'un certain nombre (trois ,dans l'exem-
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ple considéré) de chambres annuiaires de circulation d'eau et de vaporisation 1, 2 et 3 (qui sont disposées respectivement entre les capacités annulaires concen- triques 4-6, 7-9 et 10-12), d'un nombre convenable de chambres annulaires de combustion (quatre dans l'exemple figuré) 14,15, 16 et 17, d'un collecteur de gaz 27 et d'une chambre centrale d'allumage 13.
Les chambres annulaires 1, 2 et 3, d'une part et 14, 15, 16 et 17, d'autre part, sont consti- tuées, conformément à l'invention, par des évidements de section convenable creusés dans un bloc d'acier qui forme le corps du générateur proprement dit.
Cette opération de creusage est effectuée de préférence au moyen de fraises tubulaires de diamètres appropriés.
Pour obtenir une réduction de l'épaisseur. de la lame d'eau en circulation, les chambres à eau 1,2 et 3 sont divisées, respectivement par les cloi- sons 5,8 et 11, en deux compartiments qui ne communi- quent entre eux que par une extrémité. Dans lemode de réalisation montré sur le dessin, ces cloisons 5,8 et 11 sont formées par des tubes cylindriques concentriques soudés à la bague 31 qui est fixée elle- même, par des dispositifs de fixation appropriés, au couvercle 29 de l'appareil.
Les chambres de combustion et de circulation des gaz 15 et 16 sont divisées également en deux compartiments par des cloisons appropriées 6' et 9' qui viennent se soude:' à leur tour au fond 28 du géné- rateur.
Du fait de ce compartimentage des chambres annulaires de combustion, le trajet des gaz chauds à
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travers le générateur se trouve augmenté dans des proportions notables, ce qui se traduit par une augmentation du coefficient de transmission de la chaleur à la lame d'eau en circulation.,Commet d'autre part, l'épaisseur de cette lame d'eau est réduite par un compartimentage analogue des' chambres à eau annulaires 1, 2 et 3, on obtient dans le générateur considéré une production de va.peur pratiquement instan- tanée. l'expérience a montré, en effet, que dans le générateur qui fait l'objet de la présente invention.
le taux de vaporisation par mètre carré de surface de chauffe et par heure est de cinq à dix fois plus grand que celui des chaudières ordinaires¯,
La chambre-centrale d'allumage 13 est for- mée par un tube cylindrique 18 vissé dans le fond 28 et fait en un métal très résistant aux hautes tempéra'- tures et, de préférence, en acier chrome-nickel.
L'autre extrémité de ce tube se trouve à une certaine distance de la bougie d'allumage 21 qui enflamme le mélange d'air et de combustible au moment de la mise en marche seulement.
Le corps de l'appareil est logé dans une enveloppe extérieure 19 munie d'un anneau 30 qui est assemblé par des boulons avec le couvercle 29.
Le fonctionnement du générateur qui vient d'être décrit est le suivant:
Le corps combustible avec lequel on alimente le générateur peut être un mélange d'air et de combus- tible liquide ou solide; on peut envisager également l'utilisation de combustible gazeux provenant soit d'un gazogène, soit d'une combustion de charbon sur grill'e à vent soufflé, disposée au-dessous de la
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chambre centrale. Ce mélange d'air et de combustible est injecté en 20 dans la chambre centrale d'allumage 13 où il est enflammé, au moment de la mise en fonc- tionnement, soit par la bougie 21, soit par tout autre moyen appropriée
La combustion a lieu dans les chambres annulaires 14, 15, 16 et 17 et les gaz sortent en 22 après avoir traversé le collecteur "à?.
La paroi 18 de la chambre centrale portée ainsi à une température -très élevée constitue un -réservoir de calories et entretient la combustion complète au centre de la cham- bre 13. L'eau à vaporiser est injectée en 23 dans le compartiment extérieur de la chambre annulaire 1; elle traverse le compartiment annulaire intérieur de cette chambre pour pénétrer dans le compartiment annulaire extérieur de la chambre à eau 2, puis après avoir traversé le compartiment annulaire intérieur de cette chambre elle passe dans le compartiment annu- laire intérieur de la chambre à eau 3 ; ellepasse ensuite dans le compartiment intérieur de cette cham- bre pour quitter le générateur en 26 à l'état de vapeur surchauffée.
Le mode de circulation des gaz chauds identi- que à celui de l'eau, mais en sens inverse de celui de la lame d'eau qu'il s'agit de vaporiser, est avan- tageux en ce sens qu'il s'établit dans le générateur considéré une température moyenne par compartiment an- nulaire. Ainsi l'eau à la température la plus basse circule'dans la chambre annulaire 1 qui est la plus rapprochée de la périphérie;
de même les gaz les moins chauds circulent dans la chambre annulaire de gaz 17
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qui sert d'enveloppe à la chambre à eau précitée,
En d'autres termes dans le générateur qui fait l'objet de la présente invention, la température de l'eau qu'il s'agit de vaporiser croît progressive- ment au fur et à mesure qu'elle passe de la périphé- rie vers le centre, tandis que les gaz provenant de la chambre centrale se refroidissent successivement dans les chambres 15,16 et 17 en transmettant leurs calories aux lames d'eau en circulation.
Une autre particularité caractéristique du générateur considéré consiste dans la disposition de la bougie d'allumage 21 sur le fond de la partie centrale du corps du générateur et dans le prolonge- ment de l'axe du tube cylindrique 18 qui forme la chambre centrale d'allumage, Cette disposition de la bougie est d'une importance capitale pour s con- versation Il faut,, en effet, considérer que la tem- pérature qui règne dans la chambre centrale d'allu- mage est très élevée (la température de combustion pouvant être portée à 1700 C) et que la pointe de la bougie exposée à une telle température risquerait de fondre rapidement.
Conformément à l'invention,, on évite cet inconvénient en plaçant la bougie à une faible dis- tance de l'extrémité supérieure du tube 18 et,dans le prolongement de son axe, c'est-à-dire dans une région où, du fait de la circulation rapide des gaz de combustion il se forme une dépression En effet, les gaz chauds, lors de leur passage de la chambre centrale 13 à la chambre de combustion 14, tendent à dévier vers l'extrémité inférieure du tube cylindri- que 18 en créant dans le centre de l'orifice de sortie
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de ce tube une zone où, en raison de la dépression dont il vient d'être parlé, la température reste dans les limites compatibles avec la conservation de la bougie,
Le mode de réalisation du générateur qui vient d'être décrit n'est donné qu'à titre d'exemple;
il peut subir des modifications de détail sans que l'économie de l'invention s'en trouve altérée.. Ainsi, les capacités de circulation d'eau et de vapeur peu- vent être formées soit par une série de chambres annulaires dont les parois ont une section méridienne affectant la forme d'un serpentin (figure 3), soit par une série de perforations cylindriques 32 (figu- res 4 et 5) réunies en haut par les capacités annu- laires 33, 34, 35 en bas par les capacités annulaires 38;, 39 (fermées par les bouchons annulaires 36 et 37 vissés ou soudés), ces dernières capacités pouvant être remplacées par des coudes réunissant deux à deux les perforations appartenant respectivement à deux séries circulaires concentriques.
L'ensemble de ces perforations peut présenter une section méridienne en forme de serpentin (figure 4).
Les capacités de circulation d'eau et de vapeur peuvent aussi être formées par une combinaison des chambres annulaires (montrées sur la figure 3) avec le système de canaux verticaux (montré sur la figure 4). Cette combinaison' est représentée sur les figures 64, 7 et 8. Dans cette dernière variante les canaux pour la circulation d'eau et de vapeur sont constitués par des tubes 40 réunis en haut par les mêmes capacités annulaires 33-34 que dans le mode de réalisation des figures 4 et 5,, tandis qu'ils sont
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réunis en bas par la capacité annulaire 38.
RÉSUMÉ
L'invention a pour objet des perfectionne- ments apportés aux générateurs de vapeur du type comportant une chambre centrale d'allumage autour de laquelle sont disposées cencentriquement plusieurs chambres annulaires de combustion, ces chambres annu- laires de combustion alternant avec des capacités de circulation d'eau et de vapeur
Ces perfectionnements consistent essentiel- lement dans les points suivants:
1 - Insertion dans chacune des capacités annulaires (soit pour la circulation d'eau, soit pour la circulation des gaz) de cloisons médianes forçant le fluide en circulation dans cette capacité à la parcourir deux fois de suite dans le sens verti- cal (de haut en bas et de bas en haut, ou vice-versa).
2 - Disposition d'une bougie d'allumage sur le couvercle de la chambre centrale de combustion à l'opposé du brûleur et à l'endroit où les gaz enflam- més sortent de la chambre d'allumage pour circuler dans les chambres de combustion concentriques.
3 - Les chambres, ou capacités annulaires concentriques, sont constituées par des évidements de section annulaire formés par des tubes soudés, ou bien creusés, par tout moyen approprié quelconque et de préférence par des fraises tubulaires de diamètres convenables, dans un bloc d'acier qui constitue le corps du générateur.
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