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Perfectionnements aux surchauffeurs pour générateurs de vapeur.
Cette invention est relative aux surchauffeursà boucles multiples pour chaudières à vapeur et elle a pour but de procurer une disposition perfectionnée des organes de support des tubes de ces surchauffeurs, qui fournisse un ensemble ferme et rigide tout en tenant compte de la dilatation différentielle se produisant entre les tubes supérieurs et les tubes inférieurs d'un pareil surchauffeur.
Suivant l'invention, dans un surchauffeur à boucles multiples, on relie rigidement aux boucles à température moins élevée des entretoises disposées de manière à constituer avec les boucles une construction de la nature d'une ferme ou poutre, on prévoit des moyens de supporter la poutre à la partie supérieure du surchauffeur et on aménage des organes de suspen-
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sion ou supports intertubulaires à glissement qui relient entre elles les autres boucles du surchauffeur et les suspendent à la poutre. Certains organes de suspension à glissement sont disposés de préférence suivant une rangée verticale en-dessous de l'élément médian de la ferme ou poutre.
D'autres caractéristiques de l'invention apparattront ci-après.
On comprendra clairement l'invention à l'aide de la description suivante, donnée à titre d'exemple, d'une installation représentée dans les dessins annexés.
Fig. 1 est une coupe verticale schématique montrant un surchauffeur interposé d'une chaudière à vapeur BABCOCK & WILCOX.
Fig. 2 est une coupe verticale schématique à plus grande échelle, montrant le surchauffeur de l'installation de la Fig. 1.
Fig. 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2.
Fig. 4 est une coupe d'un détail, faite suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3.
Fig. 5 est une coupe à plus grande échelle montrant divers détails de la séparation et des supports de tubes de l'élément de chaudière de la Fig. 1.
Fig. 6 est une coupe verticale suivant la ligne 6-6 de la Fig. 5, qui montre la construction servant à supporter la rangée inférieure de tubes du faisceau supérieur de tubes d'eau de la chaudière, cette rangée inférieure constituant un support pour le surchauffeur.
Figs. 7 et 8 sont des vues détaillées des organes de suspension à glissement servant à suspendre des tubes surchauffeurs à d'autres tubes surchauffeurs. Fig. 9 est une vue à plus grande échelle, montrant
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comment le surchauffeur est maintenu en place de manière à permettre un mouvement relatif entre lui et les tubes générateurs de vapeur.
Fig. 10 est une vue en plan partielle des éléments représentés sur la Fig. 9.
La Fig. 1 des dessins annexés montre un surchauffeur interposé entre un faisceau supérieur de tubes générateurs de vapeur à simple parcours 10 et un faisceau inférieur de tubes générateurs de vapeur 12. Le surchauffeur est disposé dans un parcours de gaz où la section de passage des gaz est plus étroite qu'au faisceau tubulaire inférieur. Le faisceau tubulaire supérieur est représenté comme étant disposé dans deux parcours de gaz ayant entre eux une séparation.
Le surchauffeur reçoit sa vapeur d'un collecteur d'entrée 14 qui est raccordé à la chambre de vapeur du corps de chaudière par une rangée de tubes d'alimentation à vapeur saturée 18. La vapeur passe du collecteur 14 aux tubes d'entrée 20 et 22 du surchauffeur, qui sont disposés par rangées horizontales et verticales, les rangées verticales ayant chacune deux tubes et étant situées aux endroits où les tubes d'entrée passent entre les raccords 24. Ces accords relient entre eux les collecteurs des faisceaux supérieur et inférieur de tubes générateurs de vapeur. Du côté intérieur des raccords 24, les tubes 20 et 22 forment une rangée inclinée unique, comme indiqué en 26 sur la Fig. 1.
Cette rangée de tubes fait partie d'une séparation entre les gaz de surchauffe à haute température et les gaz à température moins élevée quittant la chaudière. Cette rangée de tubes constitue aussi une section, en forme de paroi tubulaire, de l'ensemble du surchauffeur. Les tubes de la rangée montent jusqu'à proximité des rangées inférieures de tubes d'eau du faisceau tubulaire
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supérieur, et à proximité de l'extrémité inférieure de sépa- ration 58 entre les deux parcours de gaz du faisceau tubulai- re supérieur. Depuis cet endroit les tubes s'étendent sous for- me de rangées de tubes surchauffeurs, alternativement en arriè- re et en avant, en travers du parcours des gaz, en constituant un certain nombre de boucles de surchauffe balayées transver- salement par les gaz chauds montants.
La rangée supérieure de boucles peut être considérée comme une section à basse tempéra- ture du surchauffeur et la rangée inférieure comme la section à température maximum, et la température de la vapeur circu- lant dans le surchauffeur ainsi que celle des parties métal- liques du surchauffeur augmentent progressivement de haut en bas du faisceau de tubes constitué par les boucles du surchauf- feur.
La vapeur surchauffée passe au collecteur de sortie
34 par les extrémités de sortie 36 des tubes surchauffeurs continus, ces extrémités de sortie étant disposées suivant deux rangées horizontales où les tubes de la rangée supérieure sont directement superposés aux tubes correspondants de la rangée inférieure aux endroits où ces tubes passent entre les rac- cords 38 qui relient entre eux les collecteurs de montée 32 et 40 des tubes générateurs de vapeur. Puis la vapeur passe du collecteur de sortie 34 au point d'utilisation.
Le surchauffeur représenté sur les dessins peut être considéré comme ayant deux sections dont l'une est une section formant paroi qui délimite d'un côté un parcours de gaz dans lequel l'autre section est logée en un faisceau de rangées sinueuses de tubes agencés pour être soumis à un courant ascendant de gaz chauds circulant perpendiculairement à travers le faisceau, dans un parcours de gaz d'une largeur moindre que celle du parcours de gaz situé en-dessous du
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faisceau de tubes surchauffeurs.
Le surchauffeur considéré dans son ensemble est supporté d'en haut aux extrémités de sa section constituée par le faisceau de tubes sinueux. A une extrémité, des consoles
42 sont soudées aux raccords 38. Des consoles complémentaires
44 sont soudées à la boucle de surchauffeur supérieur 46.
Entre ces consoles sont interposés des rouleaux 48 pour permet- tre aux parties associées d'exécuter un mouvement relatif.
A l'extrémité de la section en faisceau du surchauf- feur,par laquelle cette section se raccordeà la paroi com- prenant les tubes d'entrée 26, sont aménagés des dispositifs de support analogues. Comme c'est représenté, ces dispositifs comprennent des consoles ou crochets métalliques 50 de préfé- rence soudés sur le dessus des tubes inclinés de la section formant paroi 26. Ces consoles ou crochets reposent par l'in- termédiaire de rouleaux 52 sur des consoles ou crochets 54, ouverts en haut, qui de préférence sont soudés aux tubes infé- rieurs du faisceau de tubes d'eau supérieur.
La charge imposée par le poids du surchauffeur à la rangée de tubes inférieure du faisceau supérieur peut être répartie sur tous les tubes du faisceau par une séparation ou cloison 58 comportant des barreaux 60 qui s'étendent de bas en haut entre les rangées de tubes 'du faisceau supérieur.
Dans l'exemple d'exécution de l'invention représenté ,sur les Figs. 1, 5 et 6, la rangée inférieure de tubes du faisceau de tubes d'eau supérieur est supportée entre ses extrémités par des poutrelles 62 qui de préférence sont portées par des organes reliés à la charpente de la superstructure de la chaudière et qui sont situées dans une zone où les gaz sont relativement froids. Dans la disposition des éléments repré- sentée séparément sur la Fig. 6, des barres horizontales supérieures 64 sont reliées par des tirants obliques 66 et 68 aux
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barres horizontales inférieures 62. Au-dessus du faisceau de tubes d'eau, les barres horizontales 64 sont reliées à des tirants verticaux 70 descendant de la charpente extérieure et fixés à celle-ci.
Comme le montre la Fig. 2, la rangée supérieure de boucles de surchauffe 72, située à l'extrémité de la section en faisceau du surchauffeur, voisine de la section en paroi du surchauffeur, est rigidement reliée aux tubes 26 de la section en paroi par des brides métaliiques 74. Ces brides sont de préférence soudées par les deux extrémités aux tubes du surchauffeur. Des brides 76 à 79,fixées de manière analogue, sont disposées en une rangée verticale à mi-longueur de la section en faisceau du surchauffeur. Plusieurs rangées consécutives plus basses de tubes de la section en faisceau du surchauffeur, en commençant par le dessus, sont ainsi rigidement reliées entre elles sensiblement à mi-distance des extrémités de la section en faisceau.
Outre qu'ils sont rigidement reliés entre eux au milieu de la section en faisceau par les brides 76 à 79, ces tubes du surchauffeur sont encore rigidement reliés entre eux par deux groupes de brides 80 à 88 qui de préférence sont disposées par rangées convergeant de haut en bas. Ces rangées convergent de haut en bas depuis des endroits situés près des extrémités opposées de la section en faisceau du surchauffeur, voisines de ses supports d'extrémité, jusqu'à un endroit situé en-dessous de la bride médiane 79. Les différences de température relativement faibles entre les tubes ainsi reliés n'imposent pas plus de dilatation que n'en peut absorber une légère flexion des tubes entre les liaisons rigides constituéespar les brides entre les rangées successives.
Les rangées de tubes situées en-dessous de ces éléments rigidement reliés sont chauf. fées davantage. Aussi ne sont-elles pas rigidement reliées en-
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tre elles mais comportent des liaisons de support permettant des mouvements relatifs entre elles.
Les rangées consécutives plus basses de tubes 89 à 93 de la section à faisceau du surchauffeur sont supportées, chacune par celle située au-dessus d'elle, au moyen d'organes de suspension à glissement 94 à 98 disposés suivant une ligne verticale au milieu du faisceau, comme le montre le dessin. Il est prévu une autre rangée d'organes suspenseurs analogues 104 à 107 à, l'extrémité droite du faisceau et encore une autre rangée de ces organes 110 à 113 à l'extrémité opposée 'du faisceau. Ces organes suspenseurs à glissement peuvent être construits conformément aux Figs. 7 et 8 pour permettre un mouvement relatif des rangées adjacentes de tubes surchauffeurs sous 1'influence des diverses variations de température auxquelles elles sont sujettes.
Le tube inférieur A de chaque élément peut être pourvu d'une boucle 100, orientée vers le haut, dont les extrémités sont soudées au tube.
Le tube supérieur B est aussi pourvu d'une bouvle 101, orientée vers le bas, qui traverse la boucle 100 et qui est soudée au tube par ses extrémités. Non seulement il peut y avoir un mouvement relatif entre tubes adjacents du fait que la partie de la boucle 101 engagée dans la boucle 100 est beaucoup moins large que celle-ci, mais encore il peut y avoir un mouvement relatif dans la direction transversale du fait que la boucle 101 est notablement plus large que la partie de la boucle 100 qui y est engagée. Les rangées successives de tubes de la partie inférieure de la section à faisceau du surchauffeur sont ainsi libres de se dilater ou se contracter longitudinalement et horizontalement tout en étant supportées verticalement de façon adéquate.
Dans le cas où les conditions de température de
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service existant dans les tubes des rangées supérieures du faisceau de surchauffeur sont telles que les raccords rigides représentés sur la Fig. 2 imposent par suite de la dilatation des tensions excessives, on peut employer aussi pour les rangées supérieures du faisceau, partout ou par endroits, comme représenté sur la Fig. 1, les organes suspenseurs à glissement indiqués entre les rangées inférieures.
La section formant paroi du surchauffeur, qui comprend les tubes 26, est représentée en détail sur les Figs. 3 et 4. En plus des tubes 26, elle comporte des briques 114 fermant les vides entre les tubes adjacents. Ces briques sont soutenues par des tôles 116, les tôles adjacentes étant reliées entre elles par des boulons 118 traversant des rebords redressés de ces tôles, disposés de part et d'autre d'un fer plat 124 qui peut être soudé aux tubes 26 et être entaillé pour empêcher sa déformation par dilatation. Ces boulons traversent aussi des jumelles 120 qui sont reliées à des tendeurs réglables 122. Ces tendeurs empêchent une flexion excessive des tubes 26 se dilatant de haut en bas depuis les endroits où ils sont supportés fixement par les crochets 50.
Les tendeurs 122 sont reliés aux tubes 26 en des endroits situés à mi-longueur de la section en paroi du surchauffeur.
En marche, les gaz montant du faisceau inférieur de tubes générateurs de vapeur arrivent au surchauffeur à la température élevée requise pour atteindre un haut degré de surchauffe dans un surchauffeur ayant le minimum de surface utile de chauffe. L'invention procure une combinaison qui non seulement assure ce résultat, mais encore procure un surchauffeur dont la construction garantit un fonctionnement sûr. La sécurité du surchauffeur est assurée grâce aux
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caractéristiques constructives décrites ci-dessus. Une fraction de la chaleur des gaz est absorbée par la section en paroi du surchauffeur, qui fait dévier le courant de gaz et l'étrangle. Les gaz balaient les tubes de la section en paroi tandis qu'en même temps la majeure partie des gaz chauds rayonne directement de la chaleur vers les tubes de la section en paroi.
Le courant étranglé de gaz chauds dans lequel est logée la section en faisceau balaie les tubes de cette section et de la chaleur est transmise à ces tubes pour surchauffer la vapeur à une allure dépendant de la vitesse des gaz et de la surface de la section de passage de gaz à laquelle on peut donner toute grandeur voulue en choisissant convenablement l'angle sous lequel est placée la section en paroi. En même temps, de la chaleur est rayonnée de la majeure partie des gaz aux tubes de la section en faisceau, en-dessous et au-dessus de celle-ci.
Les Figs. 1 et 2 des dessins annéxés montrent une disposition d'éléments pour supporter le collecteur de sortie 34 du surchauffeur. Cette disposition comprend des poutrelles coudées 130 fixées aux raccords 38 du système générateur de-vapeur de la chaudière,au moyen de colliers 132. Ces poutrelles sont attachées par leurs autres extrémités à des tendeurs 134, de préférence soutenus par des consoles 136 fixées au collecteur de montée générateur de vapeur 32. Au besoin, le collecteur de sortie de vapeur du surchauffeur peut être monté de manière à glisser horizontalement sur ces poutrelles d'appui.
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La Fig. 1 des dessins annexés montre le collecteur de montée générateur de vapeur 32 comme étant raccordé à la chambre de vapeur du corps 16 par des tubes'de circulation inférieurs 140 et 142 partant des flancs des collecteurs 32. Des raccords analogues sont aussi constitués par des tubes de circulation supérieurs 144 et 146 partant des extrémités supérieures des collecteurs 32. De préférence, les divers tubes de circulation constituant une rangée verticale entrent dans la chaudière à des niveaux différents. Leurs sièges peuvent être disposés en rangée circulaire. Les collecteurs du système générateur de vapeur de la chaudière sont de préférence suspendus au moyen de tiges 148 qui sont fixées à une charpente extérieure appropriée. Des raccords de descente 150 relient le collecteur générateur de vapeur 30 à la chambre d'eau du corps 16.
Celui-ci est supporté d'en haut à l'aide d'étriers 152 en forme d'U.
En-dessous de la chaudière est disposé un foyer dont les parois peuvent être refroidies à l'eau au moyen de tubes 154 et 156 raccordés par leurs extrémités supérieuresà des collecteurs respectifs 158 et 160. Le collecteur 158 est raccordé par un tube montant 162 à la chambre de vapeur du corps 16 et le collecteur 160 peut être raccordé de même à la chambre d'eau du corps 16. Ces derniers raccords sont de préférence situés à des niveaux différant de ceux des autres tubes de circulation.
Bien que l'invention ait été décrite avec référence à la forme d'exécution particulière représentée sur les dessins annexés, elle n'y est pas limitée et des modi-
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fications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
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1)- Chaudière à vapeur à tubes d'eau, comportant un faisceau de tubes de surchauffeur à plusieurs boucles raccordées en série,, des dispositifs constituant aux extrémités du surchauffeur des supports de dessus pour le surchauffeur, des entretoises intertubulaires reliées rigidement aux tubes successifs de la section à basse température du faisceau et constituant avec ces tubes une construction de la nature d'une ferme ou poutre, et des organes de suspension à glissement supportant les autres tubes du faisceau suspendu à cette poutre.
'2)- Surchauffeur à boucles multiples; comportant des entretoises intertubulaires reliées rigidement aux boucles à basse température et disposées par rapport à cellesci de manière à constituer une ferme ou poutre à courte portée, des dispositifs pour supporter cette poutre à la partie supérieure du surchauffeur, et des organes de suspension à glissement reliant entre elles les boucles restantes du surchauffeur et les supportant suspendues à la poutre.