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Générateur de vapeur dans lequel le changement d'état de l'agent de travail s'effectue dans un appareil tubulaire.
Les générateurs de vapeur dans lesquels le changement d'état de l'agent de travail s'effectue dans un appareil tubulaire et dans lesquels le réglage de la quantité de combustible à amener et de 1 agent de travail est basé sur la température de la vapeur à la sortie de l'appareil tubu¯ laire, offrant l'inconvénient que les variations de tempé¯ rature auxquelles l'agent de travail est soumis à la sortie présentent un retard si grand par rapport aux variations qui en sont la cause dans les phénomènes s produisant dans l'ap
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pareil tubulaire lui-même, qu'un réglage satisfaisant et sur des générateurs de vapeur de ce genre ne peut pas être obte- nu et qu'il n'est pas possible d'éviter de grandes varia- tions de l'état de la vapeur sortant du générateur.
Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé de régler l'amenée du liquide d'alimentation en fonction de la température de l'agent de travail encore liquide. Un tel ré- glage présente toutefois l'inconvénient que les variations de température résultant d'une variation du chauffage des parties du générateur de vapeur dans lesquelles s'effectue la vaporisation de l'agent de travail-ne peuvent pas être compensées et que, par suite, il se produit néanmoins des variations de température dans la vapeur sortant du géné- rateur.
L'invention a pour but d'éviter ces retards du réglage qui résultent de la quantité de chaleur accumulée dans la paroi tubulaire et consiste dans le fait que le réglage de l'amenée totale ou partielle de l'agent de travail, ou du combustible ou des deux, est basé sur la température de l'agent de travail à un endroit de l'appareil tubulaire voi- sin du passage de l'agent de travail de la région de va- peur humide à la région de vapeur surbhaaffée.
Quelques exemples de réalisation de l'invention sont représentés schématiquement dans le dessin annexé dans le- quel:
Fig. 1 représente un générateur de vapeur dans lequel le réglage de l'amenée du combustible est régi par la tempé- rature de l'agent de travail 'dans l'appareil tubulaire.
Fig. 2 est un diagramme représentant la façon dont la température varie dans l'appareil tubulairë sous différer tes conditions de service.
Fig. 3 représente un générateur de va eur dans lequel le réglage de l'amenée de l'agent de travail est régi par la
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température dudit agent dans l'appareil tubulaire.
Fige. 4 représente un mode de réalisation dans lequel l'amenée de l'agent de travail et l'amenée du combustible sont toutes deux réglées d'une façon qui dépend de la tem- pérature de l'agent de travail dans l'appareil tubulaire' Figo 5 représente un autre exemple dans lequel une quantité supplémentaire de l'agent de travail introduire est réglée en fonction de la température de l'agent de travail dans 1 appareil tubulaireo
Fig. 6 représente un dispositif à thermostat en vue de régler l'admission de l'agent moteur destiné à la machi- ne motrice de la pompe alimentaire.
L'agent de travail est amené à l'appareil tubulaire 2 disposé dans la chambre de combustion 1 (fig.1) par un tuyau 3, tandis que la vapeur produite est conduite au lieu d'utilisation par un tuyau 4, Un tuyau 6 amène le cmbusti- ble au brûleur 5, et un autre tuyau 7 amène à ce brûleur l'air nécessaire pour la combustiono Les gaz de combustion s'échappent par le canal 8.
L'amenée de l'agent detravail est réglée par une sou- pape 9, l'amenée du combustible est réglée par une soupape 10 et l'échappement de la vapeur produite est réglée par une soupape 11, En un point 16 est monté dans l'appareil tubulaire 2 un dispositif tel qu'un thermostat 17, qui relevé la température que possède l'agent de travail passant à cet endroit et, en fonction de la température ainsi relevée, transmet une impulsion qui est utilisée pour régler des organes de commandeo
Le mode de travail du générateur de vapeur ressort du diagramme de figo 2 dans lequel on a porté sur l'axe hori- zontal la longueur 1 du tube 2 entre le point d'entrée ± et le point de sortie A,
tandis qu'on a porté sur l'axe verti- cal la température que possède l'agent de travail à l'ins-
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tant envisagé aux points correspondants de l'appareil tubu- laire 2.
La courbe en traits pleins 12 représente l'état station- naire dans l'appareil tubulaire 2. L'agent detravail encore liquide est d'abord chauffé entre l'entrée E et le point 13 jusqu'à la température de vaporisation V et, de ce point au point 14, cet agent est complètement transformé en vapeur sa.. turée, ne contenant plus aucune particule de liquide. La tem. pérature de l'agent de travail diminue en raison de la'chute de pression dudit agent, d'une certaine valeur initiale, au commencement de la vaporisation, à une valeur un peu plus basse, lorsque la vaporisation est terminée.
Cette vapeur saturée est ensuite surhchauffée à la température U jusqu'à la sortie de l'appareil tubulaire (point 15)
Tans ces variations d'état de l'agent de travail entre le point d'entrée et le point de sortie, la quantité de cha- leur absorbée est approximativement répartie comme suit; 3/10 servent à chauffer l'agent de travail liquide, 6/10 ser- vent à la vaporisation et 1/10 sert au surchauffage,
Si, pour augmenter la puissance de vaporisation, on aug- mente l'admission d'agent de travail liquide en maintenant par exemple la même intensité de combustion, les températures que possède cet agent dans l'appareil tubulaire 2 varieront se- lon la courbe 12a. Le début de la vaporisation de l'agent de travail est déplacé du point initial 13 à un point 13a si- tué un peu plus loin.
De même, le point initial 14 auquel la vaporisation de l'agent de travail est complètement effec- tuée est reporté en 14a.
La quantité de chaleur nécessaire pour le surchauffage de l'agent de travail est maintenant si faible, par rapport à la quantité de chaleur nécessaire pour l'échauffement et pour la vaporisation, que la quantité de ch eur accumulée dans les parois de l'appareil tubulaire suffit pendant une
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longue période de temps pour chauffer logent de travail à la température de surchauffe U jusqu'à sa sortie au point 15a,
Par conséquent, bien que, dans cette augmentation de la puissance, la quantité d'agent de travail amenée soit augmen- tée, les variations de température à la sortie de l'appareil tubulaire lui-même seront tout d'abord négligeables par .suite de la grande quantité de chaleur emmagasinée dans l'appareil tubulaire et de la faible quantité de chaleur nécessaire pour le surchauffage,
à l'intérieur de l'appareil tubulaire, entre l'entrée et la sortie, on a toutefois déjà des chargements de température plus grands. Ce n'est qu'après avoir admis pendant un temps assez long une quantité d'agent de travail augmentée que la quantité de chaleur que contient l'appareil tubulamre se trouve complètement absorbée également à l'extrémité du serpentin entre les points 14 et 15 et que, par suite,
la tem- pérature de la vapeur à la sortie du générateur tombe brusque- ment au point de saturation
La répartition de la température de l'agent de travail à l'intérieur de l'appareil tubulaire correspondant par exemple au nouvel état stationnaire est représentée dans ce cas par la courbe 12b Les points 13 et 14 représentant respectivement le commencement et la fin de la vaporisation sont déplacés dans une mesure encore plus grande vers la sortie de l'appareil tu- bulaire et amenés aux points 13b et 14b L'agent de travail liquide et le mélange de liquide et de vapeur situé entre 13b et 14b empruntent aux parois de l'appareil tubulaire une frac- tion si grande de la chaleur que la fraction restante ne suffit plus pour surchauffer la vapeur du point 14b à la température nécessaire Uo Cette chute brusque de la température de la va- peur à la
sortie, du point 15a au point le, est inévita. ble, de sorte que, dans la période qui suit directement, il ne sort plus du générateur que de la vapeur saturée, ou même qu'un mélange de vapeur saturée et de particules de liquide.
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Cette chute brusque de la température présente naturel- lement divers inconvénients. Ainsi, par exemple, les machi- nes motrices actionnées par cette vapeur peuvent #treendol- magées par la variation brusque de la température et par les particules d'eau entrainées, De même, la matière dont est fait le générateur de vapeur lui-même a à souffrir de la chute brusque de la température, que ce soit par des changements internes de texture ou par les efforts dus à la température.
Dans le cas d'une diminution de la puissance da gêné.. rateur de vapeur, on diminue la quantité d'agent de travail amenée à ce générateur. Cette quantité plus petite s'échauf- fe plus rapidement et son état varie suivant la courbe 12c dans laquelle on voit que le commencement et la fin de la vaporisation sont passés des points initiaux 13 et 14 aux points 13c et 14c.
Le faible transfert de chaleur et la fai- ble absorption de chaleur du point 14c au point 15c à la sor. tie de l'appareil tubulaire ne sont toutefois pas à même de modifier d'une façon appréciable la température de la paroi est de l'appareil tubulaire, dans laquelle @ accumulée une grande quantité de chaleur, avant qu'il ne soit écoulé un temps assez long, de sorte que la température de la vapeur à la sortie du générateur de vapeur ne s'élève tout d'abord que dans une mesure négligeable du point 15 au nouveau point 15c.
Ce n'est qu'après un temps assez long qu'une variation de la température devient appréciable à la sortie de l'ap- pareil tubulaire, de la même façon que dans le cas d'un ac- croissement de charge. Cette variation peut alors s'accom- plir très rapidement et la température peut s'élever dans un temps très court à une valeur dangereuse pour-l'appareil tu- bulaire.
Ces variations ont en outre comme conséquence un fonctionnement très irrégulier de la machine actrice action.., née et des appareils action-
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nés par cette machinée
Suivant 1 invention, 1 amenée entière ou partielle de l'agent de travail ou du combustible, ou des deux est réglée d'une façon qui dépend de la température que possède l'agent de travail en un point situé avant la sortie de l'appareil tubulaire (point 16 des figso 1 et 2).
Comme il ressort du diagramme ce point peut avantageusement être situé en'16, juste après la fin de la vaporisation dans l'appareil tubu- laire z, c'est # dire l# o#, peu de temps après les varia¯ tions de charge, de grandes variations de température se pro- duisent déjà dans l'appareil tubulaire pour permettre d'ef¯ fectuer un réglage efficace et rapide du fonctionnement du gé. nérateur de vapeur.
On évite ainsi les inconvénients des gé- nérateurs de vapeur antérieurs, dans lesquels la vaporisation est effectuée dans des appareils tubulaires, dans lesquels le réglage est basé sur les températures de vapeur mesurées # la sortie et dans lesquels, par suite de grands décalages de temps, le procédé de réglage entier subit des variations telles.qu'un fonctionnement pratique est presque impossible.
Par rapport à ces générateurs antérieurs, le réglage proposé suivant l'invention présente l'avantage que la température de la vapeur produite ne subit pratiquement plus de variations et peut en outre facilement être établie à telles valeurs que l'on veut,,
Le mode de réalisation constructive de l'invention res- sort, par exemple, de figo 1. Dans l'appareil tubulaire 2 est monté, au point 16, un thermo-élément 17 dont les cou- rants constituent une mesure de la température de l'agent de travail.. Par la conduite 18, les courants sont transmis à un servo-moteur 19 qui commande la soupape 10 d'admission du combustible dans une mesure correspondant # ces courants.
Lorsque la température de l'agent de travail s'élève au point 16, une quantité de combustible plus faible est aine-
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née au bruleur 5 par suite de la fermeture de la soupape 10, et lorsque ladite température s'abaisse, le combustible est fourni en quantité plus grande, ce qui ramène la température à sa valeur initiale, fig. 5 représente un générateur de vapeur dans lequel, contrairement à fig, 1, la quantité d'agent de travail est réglée d'une façon qui dépend de la température dudit agent au point 16.
Le servo-moteur 19 commande par le thermo-élé- ment 17 commande son tour la soupape 9 montée sur le tuyau 3 par lequel arrive l'agent de travail, de telle sorte que, lorsque la température dudit agent s'élève en 16, la soupape 9 s'ouvre, tandis qu'elle se ferme lorsque la température s'abaisse, Par ce réglage , on obtient, aussi bien que dans la fig. 1, une température invariable pour la vapeur sortant de l'appareil tubulaire 2.
Le générateur de vapeur représenté dans la fig. 4 est réglé, non pas par un thermo-élément 17, comme'dans la fig.i, mais directement par les variations de longueur auxquelles l'appareil tubulaire 2 est soumis par l'effet des variations de température. En deux points 25 et 26'situés avant la sor- tie, l'appareil tubulaire est amené à l'extérieur de la cham- bre de combustion, par exemple sous forme de la boucle re- présentée dans la fig. 4. Les variations de longueur que subit la partie 31 du tuyau située entre les points 25 et 26 et qui sont occasionnées par les variations de température de l'agent de travail servent à commander les deux soupapes 9 et 10.
Au point 25, le tronçon tubulaire 31 est relié au sup- port fixe, de sorte que ledit tronçon n'est pas mobile en ce point. Un levier 29 est relié par une articulation 27 au point 25. A ce levier 29 est reliée un tirant 30 qui, au point 26, est reliée par une articulation 28 à un tuyau 31.
Lorsque la température de l'agent de travail ans le tuyau
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31 s'élève, l'articulation 28 se déplace vers le bas et le levier 29 est amené à la position 29a marquée en traits mixtes., Le tirant 32 reliée au levier de réglage de la sou- pape 9 est de ce fait déplacée vers le bas (32a) et la sou- pape 9 servant à l'amenée de l'agent de travail s'ouvre.Le levier 34 tournant autour du point fixe 33 est en même temps amené à la position marquée en traits mixtes 54a et le tirant
35 vient occuper une position supérieure 35a, de sorte que la soupape 10 servant à l'amenée du combustible se ferme,
Par suite de cet accroissement de la quantité fournie d'agent de travail liquide amené par le tuyau et de la diminution de la quantité de combustible fournie par le tuyau
6, la température de 1 agent de travail traversant l'appareil tubulaire 2 sabaisse jusquâau moment ou la température de service normal s'est rétablie entre les points 25 et 26 de l'appareil tubulaire et où les soupapes 9 et 10 ont par suite été ramenés à leur position de service initiale.
Lorsque la température de l'agent de travail dans le tronçon tubulaire 31 s'abaisse, les soupapes 9 et 10 sont actionnées inverse.. ment, de telle sorte que, d'une part, le débit d'entrée de l'agent de travail diminue et que, d'autre part, la quantité admise de combustible augmente, de sorte que la température régnant dans l'appareil tubulaire 2 remonte de nouveau à sa valeur normales
Dans l'exemple de figo 5, le combustible est amené à l'aide d'une pompe 40 au brûleur 5 par le tuyau 6, et la partie principale de l'agent de travail est refoulée à l'aide d'une pompe 41 par le tuyau 3 dans J'appareil tubulaire 2.Les deux pompes 40 et 41 sont actionnées en commun par la même machine motrice 42, de sorte que les quantités qu'elles re- foulent sont toujours dans le même rapport En outre,
grâce à une pompe auxiliaire 43, une quantité supplémentaire d'a- gent de travail est introduite dans 1 appareil tubulaire 2.
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La pompe auxiliaire 43 est actionnée par une machine motrice spéciale 44 et son fonctionnement est régi par la température que possède l'agent de travail vaporisé de l'appareil tubu- laire avant la sortie, la disposition étant telle que, lors.. que la température de l'agent de travail s'élève dans l'ap- pareil tubulaire 2, la pompe refoule une quantité d'agent de travail supplémentaire plus grande et que, inversement, lorsque la température s'abaisse, la pompe refoule une quan- tité plus petite dudit agent.
Un premier réglage approximatif de ce générateur de va¯ peur est obtenu en variant le nombre de tours de la machine motrice 42 qui actionne la pompe d'alimentation principale 41 et la pompe à combustible 40.
Le réglage précis en vue de maintenir une température invariable de la vapeur (à la sortie) peut par exemple être réalisé de la façon suivante. Entre @ deux points 45 et 46 l'appareil tubulaire 2 est monté un tuyau de by-pass 47 dans lequel est monté un dispositif de réglage selon fig. 6. A l'intérieur du tuyau 47 se trouve un second tronçon de tube 48, fait d'une autre matière et possédant une section plus faible, monté de telle sorte que l'une de ses extrémités 49 est fixée,à l'aide d'un corps perforé 50, au tuyau 47 tandis que son autre extrémité 51 porte un coulisseau 52.
Les matières dont sont faits les deux tubes 47 et 48 sont chpisies telles que les coefficients de dilatation ther mique de ces tubes sont différents (laiton et fer, par exem- ple), de sorte que, par exemple, lorsque la température de l'agent de travail passant dans le tube 48 et à travers les orifices 54, s'élève, le tube 48 s'allonge par rapport au tube 47. Inversement, lorsque la température de l'agent de travail s'abaisse, le tube interne se raccourcit par rap- port au tube externe.
Le coulisseau 52 glisse en à'appli- quant étroitement sur la paroi tubulaire interne du by-pass 47 et, lorsque le tube 48 se raccourcit par rapport au tube ?1
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ferme une dérivation 53, celle=ci s'ouvrant par contre dans le cas d'un allongement relatif du tube 48 par rapport au tu- be 47.
La machine motrice 44 de la pompe d'alimentation auxiliai- re 43 (fige, 5) est une machine à vapeur actionnée par la va-
7 peur s'échappant du tuyau de by-pass 4% par la dérivation 53 (fig. 5). Lorsque la température de l'agent de travail s'élève dans le by-pass 47, la machine motrice 44 reçoit par consé- quent une quantité d'agent moteur plus grande, de sorte qu'el- le tourne plus rapidement et que, par suite, la pompe 43 re- foule une quantité plus grande d'agent de travail supplémen- taire dans l'appareil tubulaire 2.
D'une façon correspondante, lorsque la température régnant dans le by-pass 47 s'abaisse, le nombre de tours de la pompe 43 diminue, de sorte qu'une quantité plus petite d'agent de travail supplémentaire est amenée à l'appareil tubulaire 2.
Le mode de travail de ce générateur est tel que le ré- glage en vue d'une température invariable de la vapeur à la sortie A du générateur de vapeur est effectué par la varia. tion des quantités partielles d'agent de travail fournies par la pompe 43 d'une façon qui dépend du dispositif thermostati- que (47,48,52) et que le réglage se rapportant à la varia- tion de charge du générateur de vapeur s'effectue en faisant varier la quantité principale d'agent de travail refoulée par la pompe 41 àt la quantité de combustible refoulée par la pom- pe à combustible 40.
Le réglage de ce générateur de vapeur p.eut aussi être effectué de telle sorte que la quantité refoulée par la pompe 41 à titre de quantité principale d'agent de travail soit ré- glée d'une façon invariable pour une charge déterminée, par exemple pour la charge minimum, les variations de charge étant couvertes et en même temps réglées par la quantité auxiliaire supplémentaire d'agent de travail,
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La quantité auxiliaire supplémentaire d'agent de travail peut aussi être introduite dans l'appareil tubulaire à un se- cond endroit situé après l'introduction de la quantité prin- cipale de l'agent de travail, par exemple au point 60 (fig.5) par le tuyau 61 indiqué par des traits mixtes, ce qui présen- te l'avantage d'un réglage plus exact et plus rapide.
Bien entendu, au lieu que le-réglage du générateur de va- peur soit effectué en fonction de la température régnant au point 16 (fig. 2) auquel l'agent de travail est déjà presque complètement vaporisé, il pourrait être effectué en fonction de la température régnant en un point (par exemple au point
16a de fig.2) auquel l'agent de travail est encore liquide.
Il est essentiel que le point auquel la température est ainsi relevée soit situé avant la sortie en un point où le retard de température temporaire n'a qu'une influence secondaire sur le réglage.
Du point de vue constructif, le principe de l'invention peut être réalisé d'une manière quelconque indépendamment des constructions indiquées à titre d'exemple, Au lieu des dis- positifs thermostatiques décrits, on pourrait appliquer d'au- tres constnctions jouant le même rôle.
Le réglage des quantités refoulées peut être effectué par le réglage du nombre de tours des machines d'alimentation,par la variation de la course ou de l'espace nuisible ou par des soupapes de by-pass, des soupapes d'étranglement, des soupa- pes d'échappement, etc...
Au lieu d'être chauffé par du combustible liquide, le gé- nérateur de vapeur peut encore être chauffé"par du combusti- ble gazeux, solide ou pulvérulent. Le réglage de l'amenée de ces combustibles sera alors également effectué conformé- ment à l'invention. Comme agent de travail, on peut appliquer tout liquide approprié. à la vaporisation. finalement, l'in vention pourrait être appliquée à des machines à agents'de
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travail multipleso
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Steam generator in which the change of state of the working agent takes place in a tubular apparatus.
Steam generators in which the change of state of the working agent is carried out in a tubular apparatus and in which the adjustment of the quantity of fuel to be supplied and of the working agent is based on the temperature of the steam at the outlet of the tubular apparatus, offering the disadvantage that the temperature variations to which the working agent is subjected at the outlet have such a great delay compared to the variations which are the cause of them in the phenomena s occurring in the ap
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such a tubular itself, that a satisfactory adjustment and on steam generators of this kind cannot be obtained and that it is not possible to avoid large variations in the condition of the steam coming out of the generator.
To remedy this drawback, it has already been proposed to adjust the supply of the feed liquid as a function of the temperature of the still liquid working agent. However, such an adjustment has the drawback that the temperature variations resulting from a variation in the heating of the parts of the steam generator in which the vaporization of the working agent takes place cannot be compensated for and that, as a result, however, temperature variations occur in the steam leaving the generator.
The object of the invention is to avoid these adjustment delays which result from the quantity of heat accumulated in the tubular wall and consists in the fact that the adjustment of the total or partial supply of the working medium, or of the fuel or both, is based on the temperature of the working agent at a location in the tubular apparatus adjacent to the passage of the working agent from the wet vapor region to the overheated vapor region.
Some exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the appended drawing in which:
Fig. 1 shows a steam generator in which the control of the fuel supply is governed by the temperature of the working medium in the tubular apparatus.
Fig. 2 is a diagram showing how the temperature varies in the tubular apparatus under different operating conditions.
Fig. 3 represents a value generator in which the adjustment of the supply of the working agent is governed by the
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temperature of said agent in the tubular apparatus.
Freezes. 4 shows an embodiment in which the feed of the working medium and the feed of the fuel are both regulated in a manner which depends on the temperature of the working medium in the tubular apparatus. Figo 5 shows another example in which an additional quantity of the working agent introduced is regulated as a function of the temperature of the working agent in 1 tubular device.
Fig. 6 shows a thermostat device for regulating the admission of the motive medium intended for the motive machine of the food pump.
The working agent is brought to the tubular apparatus 2 arranged in the combustion chamber 1 (fig. 1) by a pipe 3, while the steam produced is conducted to the place of use by a pipe 4, a pipe 6 brings the fuel to the burner 5, and another pipe 7 brings to this burner the air necessary for combustion. The combustion gases escape through channel 8.
The supply of the working medium is regulated by a valve 9, the fuel supply is regulated by a valve 10 and the exhaust of the steam produced is regulated by a valve 11, At a point 16 is mounted in the tubular apparatus 2 a device such as a thermostat 17, which records the temperature possessed by the working agent passing through this location and, depending on the temperature thus recorded, transmits an impulse which is used to regulate commando
The working mode of the steam generator emerges from the diagram in figo 2 in which the length 1 of the tube 2 has been plotted on the horizontal axis between the entry point ± and the exit point A,
while we have plotted on the vertical axis the temperature possessed by the work agent at the insti-
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both considered at the corresponding points of the tubular apparatus 2.
The solid line curve 12 represents the stationary state in the tubular apparatus 2. The still liquid working agent is first heated between the inlet E and the point 13 up to the vaporization temperature V and, from this point to point 14, this agent is completely transformed into a dry vapor, no longer containing any liquid particles. The tem. The temperature of the working agent decreases due to the drop in pressure of said agent, from a certain initial value at the start of the vaporization, to a somewhat lower value when the vaporization is terminated.
This saturated steam is then superheated to temperature U until it leaves the tubular apparatus (point 15)
In these variations in the state of the working agent between the entry point and the exit point, the amount of heat absorbed is approximately distributed as follows; 3/10 are used to heat the liquid working agent, 6/10 are used for vaporization and 1/10 are used for superheating,
If, in order to increase the vaporization power, the admission of liquid working agent is increased while maintaining, for example, the same combustion intensity, the temperatures which this agent possesses in the tubular apparatus 2 will vary according to the curve 12a. The start of the vaporization of the working agent is moved from the initial point 13 to a point 13a situated a little further.
Likewise, the initial point 14 at which the vaporization of the working agent is completely carried out is carried over to 14a.
The amount of heat required for superheating the working medium is now so small, compared to the amount of heat required for heating and vaporization, that the amount of heat accumulated in the walls of the device tubular is sufficient for one
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long period of time to heat up working lodge at superheat temperature U until it exits at point 15a,
Therefore, although in this increase in power the amount of working agent supplied is increased, the temperature changes at the outlet of the tubular apparatus itself will be negligible at first as a result. the large amount of heat stored in the tubular apparatus and the small amount of heat required for superheating,
inside the tubular apparatus, between the inlet and the outlet, however, there are already greater temperature loads. It is only after having admitted for a long enough time an increased quantity of working agent that the quantity of heat contained in the tubulamre apparatus is completely absorbed also at the end of the coil between points 14 and 15 and that, therefore,
the temperature of the steam at the outlet of the generator suddenly drops to the saturation point
The distribution of the temperature of the working agent inside the tubular apparatus corresponding for example to the new stationary state is represented in this case by the curve 12b The points 13 and 14 respectively representing the beginning and the end of the vaporization are moved to an even greater extent towards the outlet of the tubular apparatus and brought to points 13b and 14b The liquid working medium and the mixture of liquid and vapor between 13b and 14b borrow from the walls of the 'tubular apparatus such a large fraction of heat that the remaining fraction is no longer sufficient to superheat the steam from point 14b to the necessary temperature Uo This sudden drop in temperature from the steam to the
exit, from point 15a to point le, is inevitable. ble, so that, in the period which immediately follows, it leaves the generator only saturated steam, or even a mixture of saturated steam and liquid particles.
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This sudden drop in temperature naturally has various drawbacks. Thus, for example, the motive machines actuated by this steam can be damaged by the abrupt variation of the temperature and by the entrained water particles, Likewise, the material of which the steam generator itself is made. a to suffer from the sudden drop in temperature, whether by internal changes in texture or by forces due to temperature.
In the event of a reduction in the power of the steam generator, the quantity of working agent supplied to this generator is reduced. This smaller quantity heats up more rapidly and its state varies along curve 12c in which it is seen that the beginning and the end of the vaporization have passed from the initial points 13 and 14 to the points 13c and 14c.
The low heat transfer and low heat absorption from point 14c to point 15c at the outlet. However, the temperature of the eastern wall of the tubular apparatus, in which a large quantity of heat has accumulated, is not capable of appreciably changing the temperature of the eastern wall of the tubular apparatus, in which a large amount of heat has accumulated, before time has elapsed long enough, so that the temperature of the steam at the outlet of the steam generator first rises only negligibly from point 15 to the new point 15c.
It is only after a sufficiently long time that a variation in temperature becomes appreciable at the outlet of the tubular apparatus, in the same way as in the case of an increase in load. This variation can then be accomplished very quickly and the temperature can rise in a very short time to a value dangerous for the tubular apparatus.
These variations furthermore result in a very irregular functioning of the actuator action machine, born and of the action apparatus.
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born by this engine
According to the invention, the whole or partial supply of the working medium or of the fuel, or both, is regulated in a way which depends on the temperature which the working medium has at a point situated before the exit of the fuel. tubular apparatus (point 16 of figs 1 and 2).
As can be seen from the diagram, this point can advantageously be located at '16, just after the end of the vaporization in the tubular apparatus z, that is to say l # o #, shortly after the variations of load, large temperature variations already occur in the tubular apparatus to allow efficient and rapid adjustment of the operation of the generator. steam generator.
The drawbacks of previous steam generators are thus avoided, in which the vaporization is carried out in tubular apparatuses, in which the control is based on the measured steam temperatures at the outlet and in which, as a result of large time shifts , the entire adjustment process undergoes such variations that practical operation is almost impossible.
Compared to these prior generators, the adjustment proposed according to the invention has the advantage that the temperature of the steam produced is practically no longer subject to variations and can also easily be set at such values as desired.
The constructive embodiment of the invention emerges, for example, from fig. 1. In the tubular apparatus 2 is mounted, at point 16, a thermo-element 17 whose currents constitute a measurement of the temperature of the working agent. Through line 18 the currents are transmitted to a servo motor 19 which controls the fuel inlet valve 10 to an extent corresponding to these currents.
When the temperature of the working medium rises to point 16, a smaller quantity of fuel is thus
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born to the burner 5 as a result of the closing of the valve 10, and when said temperature drops, the fuel is supplied in a larger quantity, which brings the temperature back to its initial value, fig. 5 shows a steam generator in which, unlike fig, 1, the amount of working agent is regulated in a way which depends on the temperature of said agent at point 16.
The servomotor 19 controlled by the thermo-element 17 in turn controls the valve 9 mounted on the pipe 3 through which the working agent arrives, so that, when the temperature of said agent rises at 16, the valve 9 opens, while it closes when the temperature drops. By this adjustment, we obtain, as well as in fig. 1, an invariable temperature for the steam leaving the tubular device 2.
The steam generator shown in fig. 4 is regulated, not by a thermo-element 17, comme'dans fig.i, but directly by the variations in length to which the tubular apparatus 2 is subjected by the effect of temperature variations. At two points 25 and 26, situated before the outlet, the tubular apparatus is brought outside the combustion chamber, for example in the form of the loop shown in FIG. 4. The variations in length which the part 31 of the pipe undergoes situated between the points 25 and 26 and which are caused by the variations in temperature of the working medium serve to control the two valves 9 and 10.
At point 25, the tubular section 31 is connected to the fixed support, so that said section is not movable at this point. A lever 29 is connected by an articulation 27 at point 25. To this lever 29 is connected a tie rod 30 which, at point 26, is connected by an articulation 28 to a pipe 31.
When the temperature of the working agent in the pipe
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31 rises, the joint 28 moves downwards and the lever 29 is brought to the position 29a marked in phantom., The tie rod 32 connected to the valve adjustment lever 9 is thereby moved towards the bottom (32a) and the valve 9 serving to supply the work agent opens. The lever 34 rotating around the fixed point 33 is at the same time brought to the position marked in phantom 54a and the pulling
35 comes to occupy an upper position 35a, so that the valve 10 serving to supply the fuel closes,
As a result of this increase in the supplied quantity of liquid working agent supplied by the pipe and the decrease in the quantity of fuel supplied by the pipe
6, the temperature of the working medium passing through the tubular apparatus 2 drops until the normal operating temperature is restored between points 25 and 26 of the tubular apparatus and where the valves 9 and 10 have consequently been returned to their initial service position.
When the temperature of the working medium in the tubular section 31 drops, the valves 9 and 10 are actuated inversely, so that, on the one hand, the inlet flow rate of the working medium. work decreases and, on the other hand, the admitted quantity of fuel increases, so that the temperature prevailing in the tubular apparatus 2 rises again to its normal value
In the example of figo 5, the fuel is brought by means of a pump 40 to the burner 5 by the pipe 6, and the main part of the working agent is discharged using a pump 41 via pipe 3 in the tubular apparatus 2. The two pumps 40 and 41 are actuated jointly by the same driving machine 42, so that the quantities which they return are always in the same ratio.
by means of an auxiliary pump 43, an additional quantity of working aid is introduced into 1 tubular device 2.
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The auxiliary pump 43 is actuated by a special prime mover 44 and its operation is governed by the temperature which the working agent vaporized from the tubular apparatus has before the outlet, the arrangement being such that when the temperature of the working medium rises in the tubular device 2, the pump delivers a larger quantity of additional working medium and, conversely, when the temperature drops, the pump delivers a quantity of additional working medium. smaller tity of said agent.
A first rough adjustment of this vacuum generator is obtained by varying the number of revolutions of the prime mover 42 which operates the main feed pump 41 and the fuel pump 40.
The precise adjustment with a view to maintaining an invariable temperature of the steam (at the outlet) can for example be carried out as follows. Between two points 45 and 46 the tubular apparatus 2 is mounted a bypass pipe 47 in which is mounted an adjusting device according to FIG. 6. Inside the pipe 47 is a second section of pipe 48, made of another material and having a smaller cross section, mounted so that one of its ends 49 is fixed, using from a perforated body 50, to the pipe 47 while its other end 51 carries a slide 52.
The materials of which the two tubes 47 and 48 are made are such that the coefficients of thermal expansion of these tubes are different (brass and iron, for example), so that, for example, when the temperature of the The working agent passing through the tube 48 and through the orifices 54, rises, the tube 48 extends relative to the tube 47. Conversely, when the temperature of the working agent falls, the inner tube is lowered. shortens compared to the outer tube.
Slider 52 slides, pressing tightly to the inner tubular wall of bypass 47 and, as tube 48 shortens relative to tube 1
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closes a bypass 53, the latter opening on the other hand in the event of a relative elongation of the tube 48 with respect to the tube 47.
The prime mover 44 of the auxiliary feed pump 43 (fig, 5) is a steam engine driven by the steam.
7 fear escaping from the 4% bypass pipe via bypass 53 (fig. 5). When the temperature of the working agent rises in the bypass 47, the prime mover 44 consequently receives a larger quantity of the motive agent, so that it runs more quickly and that, as a result, pump 43 pushes a larger quantity of additional working agent back into the tubular apparatus 2.
Correspondingly, when the temperature in the bypass 47 drops, the number of revolutions of the pump 43 decreases, so that a smaller amount of additional working agent is supplied to the apparatus. tubular 2.
The mode of operation of this generator is such that the adjustment with a view to an invariable temperature of the steam at the outlet A of the steam generator is effected by the varia. tion of the partial quantities of working agent supplied by the pump 43 in a manner which depends on the thermostatically controlled device (47,48,52) and that the adjustment relating to the variation in load of the steam generator s This is effected by varying the main quantity of working agent delivered by pump 41 to the quantity of fuel delivered by fuel pump 40.
The adjustment of this steam generator can also be carried out so that the quantity delivered by the pump 41 as the main quantity of working agent is set invariably for a determined load, for example. for the minimum load, the load variations being covered and at the same time regulated by the additional auxiliary quantity of work agent,
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The additional auxiliary quantity of working agent can also be introduced into the tubular apparatus at a second place after the introduction of the main quantity of working agent, for example at point 60 (fig. 5) by pipe 61 indicated by dashed lines, which has the advantage of a more exact and faster adjustment.
Of course, instead of the adjustment of the steam generator being carried out according to the temperature prevailing at point 16 (fig. 2) at which the working agent is already almost completely vaporized, it could be carried out according to the temperature prevailing at a point (for example at the point
16a of fig.2) to which the working agent is still liquid.
It is essential that the point at which the temperature is thus measured is located before the exit at a point where the temporary temperature delay has only a secondary influence on the setting.
From the constructive point of view, the principle of the invention can be realized in any way independent of the constructions given by way of example. Instead of the thermostatic devices described, other constnctions playing the part could be applied. same role.
The regulation of the delivered quantities can be carried out by the regulation of the number of revolutions of the feeding machines, by the variation of the stroke or the harmful space or by by-pass valves, throttle valves, valves. - exhaust pipes, etc ...
Instead of being heated by liquid fuel, the steam generator can be further heated "by gaseous, solid or pulverulent fuel. The adjustment of the supply of these fuels will then also be carried out in accordance with As a working agent, any suitable liquid can be applied to vaporization. Finally, the invention could be applied to agent machines.
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multipleso work