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CHAUDIERE A VAPEUR
L'invention est relative à des chaudières à vapeur à tubes d'eau comportant un ou des réservoirs supérieurs et un réservoir où est fixée l'extrémité inférieure des tubes de montée et de descente d'eau.
Actuellement, dans ces chaudières les tubes aboutissant direc- tement à ce ou ces réservoirs supérieurs, et si on veut, en vue de faciliter la séparation de l'eau et de la vapeur, que le dégagement du fluide qu'ils véhiculent s'opère dans une direction sensiblement horizontale au dessus du'plan d'eau normal du réservoir supérieur, il faut nécessairement que leur raccord à ce réservoir soit coudé.
L'examen visuel de l'intérieur des tubes sera de ce fait rendu impossible dans cette zone.
Le nombre de tubes pour lesquels ce mode de dégagement est possible, est limité par la nécessité de maintenir entre le plan d'aau normal et le point d'aboutissement de chaque tube, une dis- tance suffisamment réduite pour ne pas ralentir la circulation.
De plus, en raison des hautes températures, la paroi de la chambre de vapeur doit être soustraite au rayonnement du foyer et au contact des gaz chauds par une voûte la laissant en dehors du massif. Cette voûte, devant être traversée par ces tubes, est main- tenue de ce fait difficilement étanche.
Le but de l'invention est d'établir une disposition qui évite pour le faisceau tubulaire le plus rapproché du foyer les inconvénients
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signalés ci-dessus, en permettant d'inspecter l'intérieur des tubes dans la zone où ils sont le plus fortement chauffés, d'amener le déversement du mélange de liquide et de vapeur qu'ils véhiculent, au dessus du plan d'eau dans une direction sensiblement horizontale et de conserver aux tubes une élasticité suffisante pour ne pas contrarier les effets de dilatation.
A cet effet, les tubes vaporisateurs de ce faisceau sont formés, sur une notable partie de leur longueur, de tronçons recti- lignes aboutissant à un ou des caissons dont la capacité est suffi- samment faible pour éviter toute séparation notable de l'eau et de la vapeur hors de l'émulsion, ces caissons étant destinés à per- mettre l'examen de l'intérieur des parties rectilignes des tubes.
Les dessins annexés indiquent à titre d'exemple non limitatif divers modes d'exécution de l'invention. Celle-ci s'étend aux di- verses particularités originales que comportent les dispositions représentées.
La fig. I est une coupe schématique en élévation dans une chaudière suivant l'invention.
La fig. 2 est une variante montrant notamment l'utilisation de deux réservoirs supérieurs.
La fige ; est une autre variante relative à une disposition spéciale du surchauffeur.
Dans ces figures, la chaudière comprend un réservoir inférieur ' I auquel sont reliés directement par leur base les tubes 6 du faisceau vaporisateur le plus actif ainsi que les tubes de descente d'eau tels que 5-5a-5b reliés au réservoir supérieur tel que 2-2a-2b.
Les tubes 6 qui sont inclinés de façon variable sur le foyer abou- tissent à des caissons 3 dont les dimensions sont déterminées de fa : çon que la vitesse moyenne de passage de l'émulsion dans ces caissons ne soit pas diminuée vis-à-vis de la vitesse dans les tubes vapori- sateurs. En d'autres termes, ces caissons sont dimensionnés de telle sorte qu'il n'y a pas de variations sensibles de l'homogénéité de l'émulsion dans ces caissons et par conséquent pas de séparation prématurée de la vapeur hors de cette émulsion.
Ces caissons 3 sont réunis à des tubes de communication 7
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pouvant éventuellement agir comme tubes vaporisateurs.-Ces tubes de communication aboutissent horizontalement un peu au dessus du plan d'eau dans le réservoir supérieur 2 (ou 2a); ce mode d'amenée de l'émulsion d'eau et de vapeur dans le réservoir supérieur ne détermine pas de bouillonnement de l'eau dans le réservoir supérieur et permet l'écoulement de la vapeur sans entrainement de particules d'eau.
De plus, tenant compte du fait que les tubes de communication sont parcourus par de l'eau et non pas uniquement par de la vapeur, on peut exposer ces tubes au contact des gaz chauds, ainsi que visible dans les différentes formes de réalisation décrite.
La paroi de la chambre de vapeur étant soustraite au rayonnement direct du foyer par le faisceau vaporaisateur, il suffit de la protéger du contact des gaz chauds par une simple cloison à l'endroit d'aboutis- sement des tubes 7; il en résulte la possibilité non seulement d'éviter toute traversée de voûtes par les tubes vaporisateurs, mais encore d'accroître le rendement de la chaudière par l'augmentation de la surface de chauffe.
Il est à remarquer que le faisceau vaporisateur le plus actif est suivant l'invention formé de tubes dont la base est reliée direc- tement au réservoir inférieur 4 et dont le dégagement est divisé par les caissons 3 de faible capacité. De la sorte, l'eau pénêtre dans chaque tube du faisceau vaporisateur suivant la capacité évaporatoire de celui-ci avec le minimum de résistance et le débit de chacun d'eux n'est pas influencé par les tubes voisins.
La disposition des caissons 3 dans le trajet de l'émulsion depuis le réservoir inférieur jusqu'au réservoir supérieur offre l'avantage de pouvoir utiliser des tubes vaporisateurs et de communi- cation qui sont rectilignes sur une notable partie de leur longueur et présentent une courbure vers leur partie inférieure à leur raccord avec le réservoir 1. De la sorte, il est possible, lors des arrêts, d'examiner l'intérieur des tubes aux endroits où les dépôts de boues lE ?ou d'incrustations peuvent être le plus fréquent et les plus dangereux, la courbure restante étant suffisante pour maintenir au faisceau la souplesse désirable.
Les caissons 3 portent en face de chaque tube une ouverture de dimensions convenables obturée par un bouchon approprié
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tel que 3a que l'on pourra enlever en vue des inspections et du nettoyage.
A l'effet de permettre l'examen de l'intérieur des tubes par l'extérieur de la chaudière, la distance entre la paroi portant les bouchons et celle à laquelle aboutissent les tubes est relativement faible, par exemple de 100 à 300 m/m.
L'ensemble des réservoirs et des faisceaux tubulaires est suspendu d'une manière amovible à un châssis indépendant des murs qui entourent la chaudière par un dispositif non représenté aux dessins.
Des chicanes telles que 8-8a-8b sont disposées de façon à ce @ que les gaz de combustion produits dans le foyer 9 traversent d'abord les parties rectilignes des tubes vaporisateurs et éven- tuellement des tubes de communication et ne rencontrent les tubes de descente d'eau, et notamment le faisceau 5b qu'en fin de parcours! afin d'éviter dans ces tubes la formation de quantités importantes de vapeur dont le dégagement contrarierait la descente d'eau d'ali- mentation et de circulation.
Un surchauffeur de vapeur 10 est intercalé dans le trajet des gaz de combustion entre le faisceau vaporisateur et le faisceau de descente d'eau.
Mises à part, ces dispositions générales des différentes formes de réalisation décrites présentent en outre des caractéris- tiques supplémentaires.
Dans le cas de la fig. 1, les caissons 3 sont coudés et reçoivent chacun une file de tubes vaporisateurs et une file de tubes de communication: le surchauffeur 10 est disposé dans l'es- pace triangulaire laissé entre les faisceaux des tubes vaporisa- teurs, des tubes de communication et des tubes de descente ; faisceau des tubes de descente d'eau est divisé en deux faisceaux partiels 5a et 5b parcourus successivement par les gaz de combustion.
Si l'on désire augmenter le volume d'eau ou avoir la possibi- lité d'établir une surface de chauffe tubulaire plus importante on dispose (comme dans le cas de la fig. 2) deux ou plusieurs réservoirs supérieurs comportant chacun une chambre d'eau et de
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vapeur. les faisceaux 5a et 5b aboutissent chacun à l'un des réser- voirs 2a et 2b; le faisceau 5b étant relativement peu chauffé dégage peu de vapeur dans le réservoir 2b où le plan d'eau reste calme et dans lequel se fait la prise de vapeur. De larges sections de com- cation sont prévues entre les chambres de vapeur et d'eau des deux réservoirs supérieurs pour équilibrer autant que possible les pressions et les niveaux d'eau et éviter tout lentissement de la circulation.
Chacun des Caissons 3 est réuni au réservoir 2a par un seul conduit 7 de dimensions convenables de façon qu'il véhicule un fluide à peu près de même composition que celui parcourant les tubes 6.
Dans le cas de la figure 3 le surchauffeur est disposé au dessus des tubes de communication 7. Un registre 11, réglable de l'extérieur, sert à régler la quantité de gaz passant dans l'en- ceinte du surchauffeur.
Dans le cas des différentes figures, les caissons 3 peuvent être droits ou ondulés; dans ce dernier cas, les tubes du faisceau seront disposés en quinconce par rapport au foyer. On pourra égale- ment utiliser plusieurs caissons pour une même file de tubes, cha- cun de ces caissons étant relié indépendamment au réservoir supé- rieur. On pourra également faire aboutir dans un même caisson deux ou plusieurs files de tubes dans le sens de la largeur de la chau- dière sous réserve d'entretoiser éventuellement le caisson pour lui ' donner plus de résistance. On pourra également disposer les caissons parallèlement à l'axe du réservoir, de manière qu'ils reçoivent chacun un tube de chaque file.
On pourra également disposer les tubes de descente d'eau en dehors du contact des produits de la combustion.
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STEAM BOILER
The invention relates to steam boilers with water tubes comprising one or more upper tanks and a tank where the lower end of the water riser and descent tubes is fixed.
Currently, in these boilers the tubes leading directly to this or these upper tanks, and if one wishes, in order to facilitate the separation of the water and the steam, that the release of the fluid which they convey takes place. in a substantially horizontal direction above the normal water plan of the upper tank, it is necessary that their connection to this tank is elbow.
Visual examination of the inside of the tubes will therefore be impossible in this area.
The number of tubes for which this mode of release is possible is limited by the need to maintain between the normal water plane and the end point of each tube, a sufficiently small distance not to slow down the circulation.
In addition, because of the high temperatures, the wall of the steam chamber must be shielded from the radiation of the hearth and from contact with hot gases by a vault leaving it outside the massif. This vault, which must be traversed by these tubes, is therefore difficult to keep tight.
The aim of the invention is to establish an arrangement which avoids the drawbacks for the tube bundle closest to the home.
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indicated above, by allowing the inside of the tubes to be inspected in the area where they are most strongly heated, to bring the discharge of the mixture of liquid and vapor that they convey, above the body of water in a substantially horizontal direction and to keep the tubes sufficiently elastic not to counteract the effects of expansion.
For this purpose, the vaporizer tubes of this bundle are formed, over a significant part of their length, of straight sections ending in one or more boxes whose capacity is sufficiently low to avoid any significant separation of the water and steam out of the emulsion, these boxes being intended to allow examination of the interior of the rectilinear parts of the tubes.
The accompanying drawings show by way of nonlimiting example various embodiments of the invention. This extends to the various original peculiarities contained in the provisions represented.
Fig. I is a schematic sectional elevation in a boiler according to the invention.
Fig. 2 is a variant showing in particular the use of two upper reservoirs.
The freeze; is another variant relating to a special arrangement of the superheater.
In these figures, the boiler comprises a lower tank 'I to which are directly connected by their base the tubes 6 of the most active vaporizer bundle as well as the water drop tubes such as 5-5a-5b connected to the upper tank such as 2-2a-2b.
The tubes 6 which are inclined in a variable manner on the hearth lead to boxes 3 whose dimensions are determined so that the average speed of passage of the emulsion in these boxes is not reduced vis-à-vis speed in the vaporizer tubes. In other words, these boxes are dimensioned such that there are no appreciable variations in the homogeneity of the emulsion in these boxes and therefore no premature separation of the vapor from this emulsion.
These boxes 3 are joined to communication tubes 7
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possibly acting as vaporizer tubes. These communication tubes end horizontally a little above the water level in the upper tank 2 (or 2a); this method of supplying the emulsion of water and steam into the upper tank does not cause the water to boil in the upper tank and allows the flow of steam without entrainment of water particles.
Furthermore, taking into account the fact that the communication tubes are traversed by water and not only by steam, these tubes can be exposed to contact with hot gases, as can be seen in the various embodiments described.
The wall of the vapor chamber being withdrawn from the direct radiation of the hearth by the vaporizing beam, it suffices to protect it from contact with the hot gases by a simple partition at the end point of the tubes 7; this results in the possibility not only of avoiding any passage through vaults by the vaporizer tubes, but also of increasing the efficiency of the boiler by increasing the heating surface.
It should be noted that the most active vaporizer bundle is according to the invention formed of tubes the base of which is connected directly to the lower reservoir 4 and the clearance of which is divided by the low capacity boxes 3. In this way, the water penetrates into each tube of the vaporizer bundle according to the evaporative capacity of the latter with the minimum of resistance and the flow rate of each of them is not influenced by the neighboring tubes.
The arrangement of the boxes 3 in the path of the emulsion from the lower reservoir to the upper reservoir offers the advantage of being able to use vaporizing and communication tubes which are rectilinear over a considerable part of their length and have a curvature. towards their lower part to their connection with the tank 1. In this way, it is possible, during stops, to examine the inside of the tubes at the places where the deposits of sludge lE? or encrustations can be the most frequent and the most dangerous, the remaining curvature being sufficient to maintain the desirable flexibility of the beam.
The boxes 3 have in front of each tube an opening of suitable dimensions closed by a suitable stopper
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such as 3a which can be removed for inspection and cleaning.
In order to allow the inside of the tubes to be examined from the outside of the boiler, the distance between the wall carrying the plugs and that to which the tubes end is relatively small, for example 100 to 300 m / mr.
The set of tanks and tube bundles is suspended in a removable manner from a frame independent of the walls which surround the boiler by a device not shown in the drawings.
Baffles such as 8-8a-8b are arranged so that the combustion gases produced in the hearth 9 first pass through the rectilinear parts of the vaporizer tubes and possibly the communication tubes and do not meet the combustion tubes. descent of water, and in particular beam 5b that at the end of the course! in order to prevent the formation of large quantities of steam in these tubes, the release of which would hamper the descent of feed and circulation water.
A steam superheater 10 is interposed in the path of the combustion gases between the vaporizer bundle and the water descent bundle.
Apart from these general provisions of the various embodiments described furthermore present additional characteristics.
In the case of fig. 1, the boxes 3 are bent and each receive a row of vaporizer tubes and a row of communication tubes: the superheater 10 is placed in the triangular space left between the bundles of the vaporizer tubes, the communication tubes and downpipes; The bundle of water down tubes is divided into two partial bundles 5a and 5b successively traversed by the combustion gases.
If one wishes to increase the volume of water or to have the possibility of establishing a larger tubular heating surface, one has (as in the case of fig. 2) two or more upper tanks each comprising a chamber of heating. 'water and
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steam. the beams 5a and 5b each terminate at one of the reservoirs 2a and 2b; the bundle 5b being relatively little heated releases little steam in the tank 2b where the water body remains calm and in which the steam is taken. Large communication sections are provided between the steam and water chambers of the two upper tanks to balance the pressures and water levels as much as possible and to avoid any slowdown in circulation.
Each of the caissons 3 is joined to the tank 2a by a single duct 7 of suitable dimensions so that it conveys a fluid of approximately the same composition as that passing through the tubes 6.
In the case of FIG. 3, the superheater is placed above the communication tubes 7. A damper 11, adjustable from the outside, is used to regulate the quantity of gas passing through the enclosure of the superheater.
In the case of the various figures, the boxes 3 can be straight or corrugated; in the latter case, the tubes of the bundle will be staggered with respect to the focus. It is also possible to use several boxes for the same row of tubes, each of these boxes being independently connected to the upper reservoir. It is also possible to terminate in the same box two or more rows of tubes in the direction of the width of the boiler, provided that the box may be braced to give it more resistance. The boxes can also be arranged parallel to the axis of the tank, so that they each receive a tube from each row.
It is also possible to place the water drop tubes out of contact with the combustion products.
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