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SOCIETE BATEAU, 40 Elle du Cellade 2aJ G6n4Îii,our 4i,'i'apeur à'fôyer sous pression
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oq%ja invention oet-rèl*tîve à dee perfectionnements
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apportés raz l'alimentation Atun loyer de générateur de vapeur en air sons pression au moyen d'un compresseur on ao 41&n%e actionné par une turbine mue par la détente des 1..-. g°'âo ooittbMtiont L'invention a pour but dtdapter ,la 9Caqmoejde la turbine et le débit tair de la soufflante ' '
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-aux différentes allures de la chaudière.
le présent dispo- sitif est caractérise par la division des tubes de la chau-
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diène en deux ou plusieurs faisceaux entre lesquels est pla ode là prise de Cas do la turbine, cette prise se trouvant un point du trajet des gaz où ceux-ci renferment l'énergie nécessaire.,
La turbine à gaz est complétée aux faibles allures
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par une turbine à vapeur et la turbosouffiante est divisée en deux groupes, 1'un fonctionnant seul aux faibles allures
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jusetà environ la moitié de Impuissance de la chaudière,'
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et les deux groupes étant ensuite en parallèle aux allures plus élevées.
Dans le dessin annexé :
La.figure 1 montre schématiquement, en élévation et en coupe, la disposition d'ensemble d'une chaudière conforme à l'invention.
La figure 2 est unevue en élévation et en bout de la même chaudière,
La figure 3 est un diagramme des courbes de variation de puissance de la soufflante, de la turbine à gaz et de la turbine à vapeur utilisées pour la commande de la soufflante.
La figure 4 montre un dispositif de réglage par les débits dtair et de combustible.
Les figures 5 et 6 représentent dans deux positions différentes la commande de l'obturateur de vapeur et du registre de dérivation des gaz en liaison avec le dispositif de réglage de la fig.4.
La figure 7 montre un dispositif de réglage par le débit de commnustible et le régulateur de vitesse,,
La figure 8 montre un dispositif de commande des secteurs de la turbine, par la pression à l'alimentation des différents brûleurs de la chaudière..
La turbine à gaz 1 (fig.1) entraînant la soufflante 2 reçoit, par un conduit 3, les gaz de combustion provenant d'un foyer de ohaudière 4, Celui-ci comprend par exemple des brû- leurs à mazout 5. La. soufflante 2 refoule l'air comprimé au foyer par le conduit 39.
En vue de recueillir à la turbine des gaz contenant l'énergie nécessaire pour aotionner celle-ci, ces gaz doivent être pris au point convenable de leur trajet. A cet effet,la chaudière peut comporter deux faisceaux tubulairss 6.7 entre lesquels sera intercalée la turbine à Cas 1.
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Si, pour une allure donnée de la chaudière, la longueur du premier faisceau a été réglée de manière que les gaz pénè- trent dans la turbine à gaz à la température qui assure la conduite de la soufflante par cette turbine sans apport d'éner- gie extérieure, la'turbine à gaz sera surabondante pour les allures supérieures et insuffisante pour les allures inférieus
On obtiendra à toutes les allures le débit d'air convenant à la combustion en recourant séparément ou en oombinaison à l'une des dispositions suivantes
Aux petites allures, l'appoint de puissance est fourni par une burbine à vapeur auxiliaire 8, oalée sur l'arbre de la turbosoufflante 1,2 et reoevant la vapeur par la vanne 39. Sa puissance est, en général, faible.
Elle commence par croître aveo l'allure de combustion, puis décroît et s'annule (par exemple pour la moitié de la puissance normale), La courbe 8 de la figure 3 montre cette variation de puissance de la tur- bine à vapeur, les puissances P étant en ordonnées et les char- ges de la chaudière 0 en abcisses. Les puissanoes de la souf- flante sont représentées par la courbe 2 et celles de la tur- bine , gaz par la courbe 1.
Au delà de l'allure pour laquelle la puissanoe de la turbine à gaz est égale à celle de la soufflante - point B' de la figure 3 -, la puissance de cette turbine devient surabondan- te, 4 Afin d'éviter l'emballement et l'excès d'air, une dérivât ici de gaz, ou by-pass 9, contrôlé par un organe obturateur 37 (fig, relie'le faisceau 6 au faisceau 7 de manière à évacuer une parti du gaz sortant de 6, sans passer par la turbine à gaz 1.
La ma- noeuvre peut se faire soit à la main, soit par un réglage auto- matique du genre décrit ci-après :
La chaudière peut aussi être munie d'un second groupe de turbo-soufflante indiqué par 1' 2' en fig.2. Aux petites allures
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ne mettre en fonctionnement qu'un seul des groupes, les deux groupes marohant en parallèle aux allures élevées.
L'économie sur la vapeur consommée par la turbine auxiliaire à vapeur résultera du fait que la section des tu- yères de la turbine à gaz est la moitié seulement de ce qu'elle serait avec les deux turbines à gaz en service et que, par suite, la perte de charge dans les faisceaux, lanternes, etc.., n'est que le quart environ, en pour cent, de ce qu'elle serait par rapport'à la chute de pression disponible dans les turbines, si les deux machines étaient utilisées.
Dans ces conditions, une seule machine pourra fournir à la chaudière l'air nécessaire jusqu'à une allure qui qera su- périeure à la moitié de la puissance maximum puisque la pression et la température seront plus faibles pour le débit oorrespon- dant que si les deux machines étaient en parallèle (pertes de charge diverses dans les faisceaux, lanternes et tuyères plus faibles) .. Par conséquent, ni la soufflante, ni la turbine ne seront à leur fatigue centrifuge ou thermique maximum).
Si la longueur du faisceau 6 a pu être convenablement choisie, on arrive ainsi à atteindre, avec un seul groupe, une allure telle que les deux groupes, mis ensuite en parallèle, n'exigent plus d'appoint de puissance.
Le fonctionnement sera le suivant
La mise en marche de la chaudière s'effectue avec un brûleur spécial ou un réchauffeur de mazout, comme dans les chaudières ordinaires. Dès que la vapeur se forme, l'un des groupes turbo-soufflantes.1,2 ou 1' 2' est mis en route, sa puissance étant complétée par celle de la vapeur admise à la turbine auxiliaire 8. L'allure augmentant, la puissance de celle-ci croît, passe par un maximum, puis s'annule, la puis- sance du groupe turbo-soufflante devenant suffisante. Au delà de cette allure, le by-pass 9 est ouvert, mais son réglage est
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différent de ce qu'il est avec deux machines en marche.
On parvient ainsi à une allure qui est, par exemple, voisine de la moitié de la puissance maximum de la chaudière.
Pour dépasser cette allure, on ouvre progressivement l'admission de gaz au deuxième groupe de turbo-soufflante.Le by-pasa se referme., Les alimentations de gaz aux deux tur- bines 1, 1', s'ouvriront ensuite quand l'allure augmentera suffisamment.
Si le fonctionnement le permet, on pourra aux allures oû la turbine à gaz est surabondante, dériver une partie de l'ain froid produit par la soufflante vers l'admission de la turbine par exemple, dans le but d'abaisser la température des gaz et, par suite, la fatigue relative du rotor de la turbine.
L'artifice de la mise en route d'un seul groupe aux petites allures en vue de diminuer la puissance auxiliaire à fournir peut être remplaoé ou,complété par l'un des moyens suivants employé seul ou en oombinaison l..- Une injection partielle ménagée dans la turbine à gaz pour l'utilisation aux petites allures.
2 .- Des conduits tels que 3 dérivés en divers points du trajet des gaz en aval du foyer et munis de papillons ou soupapes voulus de manière à prélever les gaz de plus en plus près du foyer à mesure de' la diminution du taux de combustion et à compenser ainsi l'abaissement de température des gaz. Par ce moyen, on diminue aussi les pertes de pression dues au passage dans les faisoeaux de tubes, ce qui aug- mente encore la puissance disponible dans la turbine à gaz.
3 .- Dans la turbine à gaz, addition de tuyères supplé- mentaires alimentées par de la vapeur ou de l'air comprimé, de tuyères pouvant remplacer la turbine auxiliaire à vapeur. Elle peuvent être alimentées, par exemple, par une dérivation d'un partie de l'air fourni par la soufflante et préalablement ré-
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chauffé dans une omisse spéciale où on brûle du combustible.
Pour la mise en marche, un brûleur spécial peut aussi être disposé en foyer séparé, ses gaz se mélangeant, avant la turbine, avec ceux de la chaudière. Ce dispositif présente l'avantage de remplacer les papillons et soupapes sur Cas chauds par la lanterne de distribution d'air du brûleur spé- cial, dont le fonctionnement ne présente aucune difficulté puisque cette lanterne contrôle de l'air froid.
Le nombre de groupes turbo-soufflantes peut être supérieur à deux, ce qui augmente l'avantage signalé ci-dessus.
Les turbines à gaz peuvent être mises en série entre elles pour l'extraction convenable de l'énergie contenue dans les gaz et les soufflantes peuvent aussi être en série pour accroître la pression engendrée.
La puissanne d'appoint à fournir dans la turbine à vapeur entre la charge nulle et celle correspondant au fonc- tionnement par la turbine à gaz seule étant variable avec la charge de la chaudière, on peut régler l'admission de vapeur au moyen d'un dispositif de régulation automatique.
Les variations de puissance de la turbine à vapeur pourront être obtenues en laminant la vapeur à l'admission par un obturateur 39; la commande de cet obturateur ainsi que oelle du by-pass 9 de ,la turbine à gaz peuvent être ob- tenues automatiquement par un dispositif de régulation permet- tant de maintenir la proportionnalité entre les débits d'air et de combustible, nécessaire à l'obtention d'une bonne com- bustion à toutes les charges.
Sur la figure 4 : 10 est un venturi où passe le débit d'air de la soufflante venant du conduit 38 (fig.1), 11 un second venturi où passe le débit de oombustible, 12 et 13 sont des pistons sur lesquels agissent respectivement les dépressions orées dans les deux venturis. Ces pistons agissent ,sur-un levier 14, 15 qui peut tourner autour de 14 et dont l'équilibre correspond à une certaine proportionnalité entre
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les dépressions des deux venturis, c'est-à-dire entre les débitas d'air et de combustible,
Ce facteur de proportionnalité peut être modifié en déplaçant le pivot 14 qui, peut, par exemple être solidaire d'un support coulissant, ce qui a pour effet de modifier le rapport des bras de levier 14, 16 et 14, 17.
On peut ainsi régler 1'excès d'air à la valeur voulue suivant la densité et la fluidité plus ou moins grandes du combustible.
Toute modification de débit de l'air ou du combustible provoque un déplacement du levier 14 15 qui agit sur l'ou- verture de la vanne de vapeur 39 ou de l'obturateur 37 placé sur le by-pass de gaz 9 (Fig.1).
Une augmentation de débit de combustible entratne la fermeture du by-pass de gaz ou l'ouverture de la vanne de vapeur 39 selon que le groupe fonctionne au delà ou en deçà du point d'équilibre (@ de la fig.3).
Le groupe accélère alors son allure, cd qui augmente le débit d'air et tend à rétablir la proportionnalité. Réoipro- quement, 1 $augmentation. du débit d'air entratne la fermeture de la vanne de vapeur ou l'ouverture de la dérivation ou by- pass, ce qui provoque une réduction d'allure/du groupe tendant à réduire ce débit et, par conséquent, à rétablir encore la proportionnalité un instant rompue.
Ainsi, toute modification de débit dans un sens ou dans ltautre entraîne une variation d'allure du groupe dans le sens qui tend à rétablir la proportionnalité entre l'air et le oom- bustible. Lorsque ce résultat est atteint, toute action sur les organes de réglage cesse, le levier 14, 15 étant à nouveau en équilibre.
, La commande de l'obturateur de vapeur 39 et de ltobtura- teur 37 du by-pass à partir des déplacements du point 15 de
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de la fig.4 peut se faire par tout dispositif réalisant dans les conditions d'établissement de cette figure : - Pour un déplacement vers le bas (augmentation du débit de combustible ou diminution du débit 4'air), la fermeture de la dérivation, puis l'ouverture de la vanne 39.
- Tour un déplacement vers le haut (diminution de débit de combustible ou augmentation du débit d'air), la fermeture de la vanne 39. puis l'ouverture de la dérivation 9.
Le dispositif des fig.5 et 6 donne un exemple de cette commande. Le point 18 correspond au même point de la fig.4.
La position en traits pleins est celle du démarrage, les deux organes 37 et 39 étant fermés.
En 18', l'obturateur de vapeur 39 est fermé, l'obtura- teur 37 de by-pass de gaz à pleine ouverture, positions in- diquées en pointillé sur la fig.5. De 18' à 18, l'obturateur 37 se ferme, l'obturateur 39 restant fermé. Ces obturateurs sont de préférence commandés par des pistons 40, 41, action- nés par des distributeurs de servo-moteur 48, 43 qui sont reliés aux tiges 19, 20, articulées en 18.
De 18 à 18", (Fig.6), l'obturateur de gaz 37 reste fermé, celui de vapeur 39 s'ouvre jusqu'à, pleine ouverture en 18@, les positions correspondantes des obturateurs et de leurs serve moteurs sont indiquées en pointillé.
Tout autre dispositif donnant ces ouverture et ferme- ture successives peut être utilisé.
La fig.7 représente un autre mode de régulation dans lequel on réalise successivement l'ouverture paie la ferme- ture de l'obturateur de vapeur et ensuite l'ouverture du by-pass des gas, de façon à obtenir une variation de puis- sance3la turbine à vapeur se rapprochant le plus possible de celle figurée par la courbe 8 de la fig.3.
Pour cela, l'ouverture de la vapeur est commandée par
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la dépression créée dans un venturi par le débit de combus- tible, cette ouverture s'effectue jusqu'à la charge corres- pondant à la puissance maxima de la turbine à vapeur. A partir de ce moment, l'obturateur est progressivement fermé par l'action d'un régulateur centrifuge. Après fermeture totale de la vapeur, le régulateur ouvre progressivement le by-pass.
Sur la fig.7, la dépression créée par le débit du combustible dans le venturi 11 s'exerce sur un piston 21 sur lequel agit d'autre part un ressort antagoniste 22.
Ce ressort est réglé de telle sorte que pour le débit cor- respondant à la charge pour laquelle la puissance de la tur- bine à vapeur est maxima (figurée par le point A sur le gra- phique des puissances fig.3), le piston 21 occupe la positioi 21' fixée par une butée. -
D'autre part, le régulateur centrifuge 23 est muni d'un ressort 24 ou tout autre dispositif analogue qui ne permet ai collier 25 de quitter la butée 26 que lorsque la vitesse du groupe devient supérieure à une certaine valeur. Le ressort 24 est réglé de telle sorte que cette vitesse soit précisé- ment celle qui correspond à la charge de la chaudière figurée par le point A (fig.3).
Le fonctionnement est le suivant : Pour les charges de la chaudière oomprises entre 0 et A, le régulateur n'agit pas, le point 27 reste fixe (le point 28 du levier relié au collier 25 étant un point fixe ). Au contraire, l'extrémité de la tige du piston 21 se déplace de 29 à 29' et le point 30 de 30 à 30'. A partir de ce moment et pour toutes les charges supérieures, le piston 21 est buté en 21' et 29' devient point fixe.
Le régulateur centrifuge entre alors en jeu. Une aug- mentation de combustible provoque une él@ation de température
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des gaz, d'ou un accroissement de vitesse du. groupe, le point 27 se déplace de 27 à 27' et 27", le point 30' de 30 , 30 et 30".
Les déplacements de 30 sont transmis aux organes obtura- teurs à partir de 18 par un dispositif analogue à celui du premier système, par exemple, celui de la fig.4..
Si les différentes charges de la chaudière sont obtenues par la mise en activité successive d'un certain nombre de brûleurs, on peut faire correspondre à ces brûleurs différents secteurs de tuyères sur la turbine à vapeur, ces secteurs étant contrôlés par des soupapes qui sont ouvertes ou fermées au moment de la mise en activité des brûleurs correspondants.
Par un choix convenable de ces secteurs de tuyères et une correspondance judicieuse avec les brûleurs, il est possible de faire varier la puissance de la turbine à vapeur en fonc- tion de la charge de la chaudière, suivant une loi discontinue qui pratiquement se rapproche suffisamment de la loi continue figurée par la courbe théorique 8 (fig.3) .
Un dispositif de commande automatique est établi entre l'organe de manoeuvre de chaque brûleur et la soupape d'un arc d'injection correspondant. Cette liaison peut être réalisée par un procédé mécanique, hydraulique ou même élec- trique.
La figure 8 donne l'exemple d'un tel dispositif de com- mande qui peut, d'ailleurs, être remplacé par tout autre dis- positif remplissant le même objet.
Il correspond à l'hypothèse où la charge de la chaudière pour laquelle la turbo-soufflante est en équilibre autonome est obtenue par la mise en service de six brûleurs. Pendant l'ouverture des trois premiers, la puissance de la turbine à vapeur doit orottre, pour décroître ensuite avec l'ouverture @ des trois derniers.
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Chacun des brûleurs 31, 31'. 31" est 'commandé par un organe obturateur 32, 32', 32". En aval de cet organe, une prise de pression est reliée à un cylindre où se déplao un piston 33, 33', 33", commandant par la soupape 34, 34', ou 34", l'admission sur l'arc d'injection 35, 35' ou 35".
A l'ouverture de 32, la pression du combustible agit sur 33 et ouvre la soupape 34. De même, pour les deux brû- leurs suivants 31' et 31". Pour les trois autres 31111
31iV, 31V, au contraire, la pression vient agir sur l'autre face du piston qui, soumis de part et d'autre à des pression de liquide égales, cède à l'actiondu ressort 36, 36' ou 36" et referme la soupape 34, 34" ou 34".
Ce dispositif se prête à des variantes multiples. Au delà. du.point de fonctionnement par la turbine à gaz seule, la commande du by-pass des gaz peut être réalisée de la même manière.
REVENDICATIONS
Un dispositif d'alimentation d'un foyer de générateur sous pression par turbo-soufflante actionnée par une turbine à gaz mue par la détente des gaz de combustion, ayant les caractères suivants ensemble ou séparément
1 .- La division des tubes du générateur en deux ou plusieurs faisceaux entre lesquels est placée la prise de gaz de la,turbine, cette prise se trouvant en un point du trajet des gaz où ceux-ci renferment l'énergie nécessaire.
2 .- Une dérivation de gaz d'un faisceau de tubes au suivant, sans passer par la turbine à gaz, de manière à réduire la puissanoe de celle-ci aux allures de la chaudière où cette puissance devient surabondante.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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BOAT COMPANY, 40 Elle du Cellade 2aJ G6n4Îii, our 4i, 'i' fear to 'boil under pressure
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oq% ja invention oet-rél * tîve to dee improvements
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brought raz the supply Atun rent of steam generator in air under pressure by means of a compressor on ao 41 & n% e actuated by a turbine driven by the expansion of the 1 ..-. g ° 'âo ooittbMtiont The invention aims to adapt, the 9Caqmoejde the turbine and the air flow rate of the blower' '
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- at the different stages of the boiler.
the present device is characterized by the division of the tubes of the heating
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diene in two or more beams between which is placed the outlet of the case of the turbine, this outlet being a point in the path of the gases where they contain the necessary energy.
The gas turbine is completed at low speeds
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by a steam turbine and the turbofan is divided into two groups, one running alone at low speeds
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up to about half of the boiler power, '
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and the two groups then being in parallel at the higher gaits.
In the attached drawing:
La.figure 1 shows schematically, in elevation and in section, the overall arrangement of a boiler according to the invention.
Figure 2 is an elevation and end view of the same boiler,
FIG. 3 is a diagram of the power variation curves of the fan, the gas turbine and the steam turbine used for the control of the fan.
FIG. 4 shows a device for adjusting the air and fuel flow rates.
Figures 5 and 6 show in two different positions the control of the steam shutter and the gas bypass damper in conjunction with the adjustment device of fig.4.
FIG. 7 shows a device for adjusting the flow of fuel and the speed regulator ,,
FIG. 8 shows a device for controlling the sectors of the turbine, by the pressure at the supply of the various burners of the boiler.
The gas turbine 1 (fig.1) driving the blower 2 receives, via a duct 3, the combustion gases coming from a furnace furnace 4, This comprises for example oil burners 5. La. blower 2 delivers the compressed air to the combustion chamber through duct 39.
In order to collect gases from the turbine containing the energy necessary to power it, these gases must be taken at the appropriate point in their path. For this purpose, the boiler can include two tubular bundles 6.7 between which the turbine in Case 1 will be interposed.
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If, for a given rate of the boiler, the length of the first bundle has been adjusted so that the gases enter the gas turbine at the temperature which ensures the driving of the fan by this turbine without supplying energy. exterior, the gas turbine will be overabundant for higher speeds and insufficient for lower speeds.
The air flow suitable for combustion will be obtained at all speeds by using separately or in combination one of the following provisions
At low speeds, the additional power is provided by an auxiliary steam burbine 8, oalée on the shaft of the turbofan 1,2 and reoevant the steam through the valve 39. Its power is, in general, low.
It begins by increasing with the combustion rate, then decreases and vanishes (for example for half of the normal power). Curve 8 in figure 3 shows this variation in the power of the steam turbine, the powers P being in ordinates and the loads of the boiler 0 in abscissa. The powers of the blower are represented by curve 2 and those of the gas turbine by curve 1.
Beyond the speed at which the power of the gas turbine is equal to that of the fan - point B 'in figure 3 -, the power of this turbine becomes superabundant, 4 In order to avoid runaway and the excess air, here a derivative of gas, or bypass 9, controlled by a shutter member 37 (fig, connects the beam 6 to the beam 7 so as to evacuate part of the gas leaving 6, without pass through the gas turbine 1.
The operation can be done either by hand or by automatic adjustment of the type described below:
The boiler can also be fitted with a second turbo-blower group indicated by 1 '2' in fig.2. Small paces
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put only one of the groups into operation, the two groups running in parallel at high speeds.
The saving on the steam consumed by the auxiliary steam turbine will result from the fact that the section of the tubes of the gas turbine is only half of what it would be with the two gas turbines in service and that, by Consequently, the pressure drop in the beams, lanterns, etc., is only about a quarter, in percent, of what it would be in relation to the pressure drop available in the turbines, if both machines were used.
Under these conditions, a single machine will be able to supply the boiler with the necessary air up to a speed which will be greater than half the maximum power since the pressure and the temperature will be lower for the corresponding flow rate than if the two machines were in parallel (various pressure drops in the beams, lanterns and nozzles lower). Consequently, neither the blower nor the turbine will be at their maximum centrifugal or thermal fatigue.
If the length of the beam 6 could be suitably chosen, it is thus possible to achieve, with a single group, a rate such that the two groups, then placed in parallel, no longer require additional power.
The operation will be as follows
The boiler is started up with a special burner or an oil heater, as in ordinary boilers. As soon as the steam is formed, one of the turbo-blowers 1, 2 or 1 '2' is started, its power being supplemented by that of the steam admitted to the auxiliary turbine 8. The rate increasing, the power of the latter increases, goes through a maximum, then is canceled, the power of the turbo-blower group becoming sufficient. Beyond this rate, bypass 9 is open, but its setting is
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different from what it is with two machines running.
This achieves a rate which is, for example, close to half of the maximum power of the boiler.
To exceed this rate, the gas inlet to the second turbo-blower group is gradually opened. The bypass closes., The gas supplies to the two turbines 1, 1 'will then open when the pace will increase sufficiently.
If operation allows, we can at the speeds where the gas turbine is overabundant, divert part of the cold ain produced by the fan to the inlet of the turbine for example, in order to lower the temperature of the gases and hence the relative fatigue of the turbine rotor.
The device of starting a single group at low speeds in order to reduce the auxiliary power to be supplied can be replaced or, supplemented by one of the following means used alone or in combination. in the gas turbine for low speed use.
2 .- Ducts such as 3 bypass at various points in the path of the gases downstream of the hearth and provided with desired butterflies or valves so as to take the gases closer and closer to the hearth as the combustion rate decreases and thereby compensating for the drop in temperature of the gases. By this means, the pressure losses due to passage through the bundles of tubes are also reduced, which further increases the power available in the gas turbine.
3 .- In the gas turbine, addition of additional nozzles supplied with steam or compressed air, nozzles which can replace the auxiliary steam turbine. They can be supplied, for example, by a bypass of part of the air supplied by the blower and previously re-
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heated in a special omisse where fuel is burned.
For start-up, a special burner can also be placed as a separate hearth, its gases mixing, before the turbine, with those of the boiler. This device has the advantage of replacing the butterflies and valves on hot cases by the air distribution lantern of the special burner, the operation of which presents no difficulty since this lantern controls the cold air.
The number of turbo-blower units can be more than two, which increases the advantage mentioned above.
The gas turbines can be put in series with each other for the proper extraction of the energy contained in the gases and the blowers can also be in series to increase the pressure generated.
The back-up power valve to be supplied in the steam turbine between zero load and that corresponding to operation by the gas turbine alone being variable with the load of the boiler, the steam inlet can be adjusted by means of an automatic regulation device.
The power variations of the steam turbine can be obtained by rolling the steam at the inlet by a shutter 39; the control of this shutter as well as of the bypass 9 of the gas turbine can be obtained automatically by a regulation device making it possible to maintain the proportionality between the air and fuel flows, necessary for the 'Obtain good combustion at all loads.
In figure 4: 10 is a venturi through which passes the air flow of the blower coming from the duct 38 (fig. 1), 11 a second venturi through which passes the flow of fuel, 12 and 13 are pistons on which act respectively the open depressions in the two venturis. These pistons act on a lever 14, 15 which can turn around 14 and whose balance corresponds to a certain proportionality between
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the depressions of the two venturis, that is to say between the air and fuel flows,
This proportionality factor can be modified by moving the pivot 14 which may, for example, be integral with a sliding support, which has the effect of modifying the ratio of the lever arms 14, 16 and 14, 17.
It is thus possible to adjust the excess air to the desired value according to the greater or lesser density and fluidity of the fuel.
Any change in the air or fuel flow rate causes a displacement of the lever 14 15 which acts on the opening of the steam valve 39 or of the shutter 37 placed on the gas bypass 9 (Fig. 1).
An increase in fuel flow causes the gas bypass to close or the steam valve 39 to open, depending on whether the group is operating above or below the equilibrium point (@ in fig. 3).
The group then accelerates its speed, cd which increases the air flow and tends to restore proportionality. Replica- tion, $ 1 increase. of the air flow causes the closing of the steam valve or the opening of the bypass or bypass, which causes a reduction of the speed / of the group tending to reduce this flow and, consequently, to re-establish the proportionality broken for a moment.
Thus, any change in flow rate in one direction or the other causes a variation in the speed of the unit in the direction which tends to re-establish the proportionality between the air and the fuel. When this result is achieved, all action on the adjustment members ceases, the lever 14, 15 being again in equilibrium.
, The control of the steam shutter 39 and the bypass shutter 37 from the movements of point 15 of
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of fig. 4 can be done by any device carrying out, under the conditions for establishing this figure: - For a downward movement (increase in fuel flow or decrease in air flow), the bypass is closed, then the opening of the valve 39.
- Turn an upward movement (decrease in fuel flow or increase in air flow), closing valve 39. then opening bypass 9.
The device of fig.5 and 6 gives an example of this command. Point 18 corresponds to the same point in fig. 4.
The position in solid lines is that of starting, the two members 37 and 39 being closed.
At 18 ', the vapor shutter 39 is closed, the gas bypass shutter 37 fully open, positions shown in dotted lines in fig.5. From 18 'to 18, the shutter 37 closes, the shutter 39 remaining closed. These shutters are preferably controlled by pistons 40, 41, actuated by servomotor distributors 48, 43 which are connected to rods 19, 20, articulated at 18.
From 18 to 18 ", (Fig.6), the gas shutter 37 remains closed, the steam shutter 39 opens until fully open at 18 @, the corresponding positions of the shutters and their motors are indicated. dotted.
Any other device giving these successive opening and closing can be used.
Fig. 7 represents another mode of regulation in which the opening pays the closing of the steam shutter and then the opening of the gas bypass, so as to obtain a variation in power. The steam turbine comes as close as possible to that shown by curve 8 in fig. 3.
For this, the opening of the steam is controlled by
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the depression created in a venturi by the flow of fuel, this opening is effected up to the load corresponding to the maximum power of the steam turbine. From this moment, the shutter is gradually closed by the action of a centrifugal regulator. After complete closure of the steam, the regulator gradually opens the bypass.
In FIG. 7, the depression created by the flow of fuel in the venturi 11 is exerted on a piston 21 on which, on the other hand, an opposing spring 22 acts.
This spring is adjusted so that for the flow corresponding to the load for which the power of the steam turbine is maximum (shown by point A on the power graph in fig. 3), the piston 21 occupies the position 21 'fixed by a stop. -
On the other hand, the centrifugal regulator 23 is provided with a spring 24 or any other similar device which only allows the collar 25 to leave the stop 26 when the speed of the group becomes greater than a certain value. Spring 24 is adjusted so that this speed is precisely that which corresponds to the load on the boiler shown by point A (fig.3).
The operation is as follows: For boiler loads between 0 and A, the regulator does not act, point 27 remains fixed (point 28 of the lever connected to collar 25 being a fixed point). On the contrary, the end of the piston rod 21 moves from 29 to 29 'and the point 30 from 30 to 30'. From this moment and for all the higher loads, the piston 21 is stopped at 21 'and 29' becomes fixed point.
The centrifugal governor then comes into play. An increase in fuel causes an increase in temperature.
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gas, hence an increase in speed of. group, point 27 moves from 27 to 27 'and 27 ", point 30' from 30, 30 and 30".
The displacements of 30 are transmitted to the obturating members from 18 by a device similar to that of the first system, for example, that of fig. 4 ..
If the different loads of the boiler are obtained by the successive activation of a certain number of burners, it is possible to match these burners with different sectors of nozzles on the steam turbine, these sectors being controlled by valves which are open. or closed when the corresponding burners are activated.
By a suitable choice of these nozzle sectors and a judicious correspondence with the burners, it is possible to vary the power of the steam turbine as a function of the load of the boiler, according to a discontinuous law which practically approximates sufficiently of the continuous law represented by the theoretical curve 8 (fig. 3).
An automatic control device is established between the actuator of each burner and the valve of a corresponding injection arc. This connection can be made by a mechanical, hydraulic or even electrical process.
FIG. 8 gives the example of such a control device which can, moreover, be replaced by any other device fulfilling the same object.
It corresponds to the hypothesis where the load of the boiler for which the turbo-blower is in autonomous equilibrium is obtained by the commissioning of six burners. During the opening of the first three, the power of the steam turbine must increase, to then decrease with the opening of the last three.
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Each of the burners 31, 31 '. 31 "is 'controlled by a shutter member 32, 32', 32". Downstream of this member, a pressure tap is connected to a cylinder where a piston 33, 33 ', 33 "moves, controlling by valve 34, 34', or 34", the inlet on the arc of injection 35, 35 'or 35 ".
When opening 32, the fuel pressure acts on 33 and opens valve 34. Likewise, for the next two burners 31 'and 31 ". For the other three 31111
31iV, 31V, on the contrary, the pressure acts on the other face of the piston which, subjected on both sides to equal liquid pressure, yields to the action of the spring 36, 36 'or 36 "and closes the valve 34, 34 "or 34".
This device lends itself to multiple variations. Beyond. From the operating point by the gas turbine alone, the gas bypass control can be carried out in the same way.
CLAIMS
A device for feeding a generator furnace under pressure by a turbo-blower actuated by a gas turbine driven by the expansion of the combustion gases, having the following characters together or separately
1 .- The division of the tubes of the generator into two or more beams between which is placed the gas outlet of the turbine, this outlet being at a point in the path of the gases where they contain the necessary energy.
2 .- A bypass of gas from one bundle of tubes to the next, without passing through the gas turbine, so as to reduce the power of the latter to the paces of the boiler where this power becomes superabundant.
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