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Perfectionnements aux générateurs de vapeur.
La présente invention concerne un générateur de vapeur d'eau à circulation forcée, de faible poids et de construction ramassée, destiné à produire de la vapeur sur- chauffée à pression élevée, qui contient peu de liquide et emmagasine peu de chaleur, et est capable de répondre, sans délai appréciable, à de fortes et brusques variations de la demande de vapeur; de ce fait, le générateur est utilisa- ble pour la propulsion à vitesse variable, et ses dimen- sions sont telles qu'il peut convenir pour des locomotives,
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navires et pour d'autres genres de service, particulièrement dans les conditions où les dépenses occasionnées par le poids et la main d'oeuvre font choisir actuellement, des moteurs à huile lourde, de préférence aux divers types d'installations à vapeur.
Un générateur suivant l'invention, qui contient peu d'eau et est muni d'un dispositif de chauffe d'une grande souplesse, permet d'atteindre un taux élevé de production de chaleur, et il en résulte la possibilité de répondre, dans des conditions économiques et presque instantanément, à des fortes variations de la charge, du zéro à la charge maximum, et inversement.
Ce générateur, approprié aux fortes pressions de vapeur, présente une capacité minimum d'emmagasinement d'eau et une surface maximum d'absorption de chaleur, et il en découle nécessairement que la construction comporte des tubes de faible section et de grande longueur, en nombre élevé afin d'assurer la capacité désirée.
Toute la surface de chauffe comporte des tubes de faible section, disposés en sections, à travers lesquels l'eau et la vapeur circulent d'une façon nouvelle et particulière, et dans chaque section les multiples parties du trajet de circulation sont raccordées en parallèle entre des raccorde- ments d'un diamètre minimum, sans qu'il soit fait usage des corps de vapeur et d'eau usuels.
Les différentes sections, comprenant l'économiseur, le générateur et le surchauffeur, ainsi que des réchauffeurs d'air, sont disposées d'une manière nouvelle, avec certaines caractéristiques nouvelles de construction qui contribuent toutes à atteindre le but principal.
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Une des caractéristiques de l'invention réside dans la disposition de la surface de chauffe composée de tubes de faible section, par rapport au foyer et au passage des gaz de combustion chauds allant du foyer vers d'autres parties de l'installation. Les tubes de faible section sont utilisés au maximum dans les parois du foyer, particulière- ment les tubes de la section servant à la production de va- peur, et ce dans le but de réduire la capacité d'emmagasi- nement de chaleur et de former une paroi résistante, délimi- tant cet espace intensément chauffé.
Une autre caractéristique réside en ce qu'on assure l'humidité, à l'intérieur, de chacun des nombreux tubes géné- rateurs intensément chauffés et disposés en parallèle, et on y arrive en maintenant constamment, dans ces tubes, de l'eau en excès sur la quantité qui peut être vaporisée au cours d'un seul passage dans les tubes pour en éviter le surchauffage; une des caractéristiques de l'invention réside aussi dans la façon d'évacuer l'excès non vaporisé de liquide qui entraîne les matières solides de nature à former des incrustations.
Le générateur de vapeur d'eau conforme àl'invention est enfermé entre des parois planes, et la plus grande partie de l'espace délimité est divisé en sections par une disposi- tion telle des parties des tubes de petit calibre, que ceux-ci constituent les parois extérieures et des cloisons subdivi- sant l'espace, ou sont situés à l'intérieur de ce dernier.
Cette utilisation des tubes de la surface chauffante, pour diviser l'espace entier, d'une façon particulière, en com- partiments, est une des caractéristiques de l'invention, et l'on constitue quatre compartiments dont un forme la partie supérieure du foyer, pour la flamme d'un brûleur situé en haut et dirigeant sa flamme vers le bas, ce premier compartiment
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occupant à peu près la moitié de la surface horizontale ; un deuxième compartiment forme une extension du foyer, au ni- veau inférieur, et il occupe toute la surface du fond ou plan- cher;
les troisième et quatrième compartiments sont disposés côte-à-côte et occupent le reste de la surface horizontale à côté et derrière le premier compartiment du foyer, et ils sont parcourus par les gaz qui, venant du foyer, se dirigent vers le haut en deux courants parallèles.
La capacité d'absorption de chaleur et de production de vapeur d'eau du générateur est plus grande, par unité de poids et de volume que celle des générateurs de vapeur usuels, et sa souplesse dépasse celle des générateurs de vapeur usuels de grandeur comparable, utilisés pour le service de traction. Ces résultats nouveaux et utiles sont atteints par des mesures qui préservent toutes les parties, en toutes circonstances, des avaries par surchauffage et qui sont, elles-mêmesdes caractéristiques de l'invention; d'autres caractéristiques de l'invention contribuent à assurer un rende- ment élevé, l'installation entière se prêtant tout particu- lièrement à la commande automatique.
Le rendement élevé est assuré grâce à l'absorption de chaleur, dans les parois du foyer et du passage des gaz, par les tubes générateurs de vapeur, en même temps que par la température élevée du foyer atteinte grâce à l'emploi, entre les tubes des parois, d'un réfractaire à rayonnement secondaire, par la disposition d'une partie des tubes géné- rateurs de vapeur de faible section en travers du chemin des gaz chauds, et par la disposition relative des différentes sections de la surface chauffante, par rapport au courant de gaz et aux températures de celui-ci.
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La sécurité contre le surchauffage est assurée, pour les tubes générateurs de vapeur, par le maintien d'un excès d'eau dans les tubes, et, pour les tubes surchauffeurs, par leur disposition derrière un écran les abritant contre la chaleur rayonnée, ainsi que par le réglage de la fraction du poids total des gaz brûlés dans le foyer et conduits sur les tubes, le restant des gaz passant sur les tubes générateurs de vapeur et les tubes économiseurs dans les deux comparti- ments parallèles'situés derrière le compartiment principal du foyer chauffé par une flamme dirigée vers le bas, et parcou- rus par des courants de gaz qui montent après avoir renversé leur direction de 180 sur le fond du foyer.
Pour augmenter le rendement, les tubes disposés en travers du courant mon- tant des gaz sont peu espacés, ce qui provoque une circulation intense de la masse des gaz afin d'accroître le taux de trans- mission de chaleur par convection, et tout l'air comburant est pompé dans le foyer, de façon à y établir une pression suffisamment ,élevée pour assurer la circulation intense des gaz.
La surface absorbant la chaleur et limitant le con- duit de circulation d'eau dans lequel la vapeur est engendrée est composé, comme déjà dit, de plusieurs longs tubes de faible section entre lesquels l'eau est également partagée et qui sont disposés symétriquement au point de vue thermique, étant uni- formément exposés à la source de chaleur. A l'extrémité de cette section génératrice se trouve le séparateur qui sépare l'eau de la vapeur.
La vapeur saturée est ensuite conduite à travers un surchauffeur,tandis que l'eau en excès, pompée à travers les tubes en rapport avec la quantité de combustible fourni.et brûlé, afin de sauvegarder l'humidité qui assure la
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sécurité et empêche la formation d'incrustations, est ex- traite du séparateur dans des conditions réglées par le ni- veau d'eau dans le séparateur, en fournissant ainsi unélé- ment de réglage du fonctionnement du générateur, comme dé- crit plus loin.
Au séparateur, il se produit un déversement normal continu et un déversement additionnel réglé du trop- plein d'eau dont la quantité est comprise entre des limites maximum et minimum, de sorte que l'économiseur et les sec- tions génératrices de vapeur reçoivent et conduisent toujours une quantité d'eau qui dépasse celle susceptible d'étre con- vertie en vapeur, et, bien que le rapport ou le volume de cet excès ou trop-plein d'eau ne représente qu'une faible partie du volume total de vapeur produite, il est suffisant, sans plus, pour assurer aux tubes une température inoffensive en les maintenant mouillés et en entraînant les matières susceptibles de produire des incrustations.
Dans des générateurs de vapeur du type mentionné, .avec faible contenance de liquide et faible capacité d'emma- gasinement de chaleur, et avec un taux élevé de chaleur dé- gagée au foyer et transmise par les surfaces, l'alimentation en eau doit nécessairement être continue et toujours pro- portionnée à la production de vapeur et, en même temps, elle doit tenir compte du minimum nécessaire et du maximum désiré de déversement de trop-plein ou d'évacuation d'eau en excès hors du trajet de circulation.
De plus, pour réaliser la grande souplesse de dégagement de chaleur permettant de répondre en substance instantanément aux variations des conditions de fonctionnement, et pour réaliser une combustion efficace, il faut prévoir un procédé et des moyens pour la conduite du générateur de vapeur en rapport avec les conditions variables et de façon à assurer positivement, dès la mise en marche,
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l'humidité des tubes générateurs sur tout le trajet de circu- lation et l'humidité permanente des tubes dans toute la sec- tion génératrice, et à éviter mieux encore le surchauffage des tubes surchauffeurs, de préférence en maintenant la tem- pérature de la vapeur surchauffée constante à toutes les char- ges.
Dans des générateurs de vapeur de ce genre une des préoccupations principales est l'adaptation instantanée et continuelle du taux de dégagement de chaleur et de la quantité de chaleur absorbée, à la quantité de chaleur nécessaire pour convertir l'eau en vapeur surchauffée, quelle que soit l'importance ou la rapidité de variation de cette dernière quantité, et, en même temps, il faut que la quantité totale d'eau d'alimentation, ainsi que la chaleur absorbée, soient réparties également ou proportionnellement, suivant le cas, en- tre les divers tubes fonctionnant en parallèle.
La construction suivant l'invention assure une répartition uniforme de l'eau par l'emploi de résistances régulatrices, et la répartition uniforme de la chaleur totale absorbée par la disposition sy- métrique vis-à-vis du foyer et des gaz en circulation, de sorte que les tubes soient similairement exposés au rayonne- ment et uniformément baignés par les gaz, dans des conditions de température similaires, d'où résulte une complète symétrie thermique.
.Une autre caractéristique importante est l'agencement de la surface chauffante par rapport au courant des gaz chauds de combustion, ces gaz étant susceptibles d'être dérivés, de façon réglée, afin de corriger la quantité de chaleur absorbée par le surchauffeur, comparativement à la surface de convection ou, inversement, pour régler la température de la vapeur dé- bitée.
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De plus, le générateur de vapeur suivant l'invention est, comme déjà dit, du type où chaque tube générateur de vapeur reçoit plus d'eau d'alimentation que la quantité suscepti- ble d'être convertie en vapeur au cours d'un seul passage à travers le tube jusqu'au séparateur, et la façon de récupérer la chaleur de l'eau en excès qui, au séparateur, quitte le système, constitue une des caractéristiques de l'invention. La récupération de la chaleur de cette eau de trop-plein peut se réaliser conformément à l'invention, en transmettant la cha- leur à un ou plusieurs des éléments de combustion, de préfé- rence à l'air comburant que l'on pompe dans le foyer.
En plus du chauffage de l'air, une caractéristique de l'invention consiste dans l'utilisation d'un dispositif qui traite l'air en lui transmettant la chaleur provenant de l'eau qui quitte l'économiseur, cette transmission de chaleur s'effectuant en rapport avec les conditions de fonctionnement variables.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, une forme pratique de réalisation de l'invention:
Fig. 1 est le schéma d'un système générateur de vapeur conforme à l'invention, qui indique le parcours du fluide de travail, à travers les différentes sections du trajet de circulation, ainsi que le parcours des gaz chauds de combustion passant sur les surfaces absorbant la chaleur, les éléments géométriques, tels que formes, positions rela- tives ou niveaux, n'étant pas respectés.
Fig. 1A montre schématiquement un générateur de vapeur à circulation forcée avec surchauffeur, conforme à l'invention, coopérant avec les appareils de réglage qui as- surent automatiquement le fonctionnement du générateur, avec sécurité et toute la souplesse dont le générateur est capable.
Fig. 2 est une vue en perspective du générateur suivant l'invention, avec ses appareils auxiliaires.
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Fig. 3 est une vue en perspective du générateur, l'enveloppe étant, en partie, omise pour montrer les diffé- rentes sections de la surface chauffante et la disposition de certains organes.
Fig. 4 est une vue schématique en perspective, avec arrachements, montrant d'autres parties de la surface chauffante.
Fig. 5 est une vue en perspective montrant d'autres parties de la surface chauffante, les parties représentées sur la Fig. 4 étant, pour la plupart, omises pour montrer les coudes des différents tubes d'une série multiple de tubes pour la circulation, à l'endroit où ils passent d'un niveau à un autre.
Fig. 6 est une coupe verticale suivant la ligne 6-6 de la Fig. 7.
Fig. 7 est une coupe verticale suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6.
Fig. 8 est une coupe verticale suivant la ligne 8-8 de la Fig. 7.
Fig. 9 est une coupe horizontale suivant la ligne 9-9 de la Fig. 7.
Fig. 10 est une coupe semblable suivant la ligne 10-10 de la Fig. 7.
Fig. 11 est une coupe partielle suivant la ligne 11-11 de la Fig. 9.
Fig. 12 est une coupe partielle suivant la ligne 12-12 de la Fig. 11.
Fig. 13 est une vue en élévation, à plus grande échelle, des distributeurs ou résistancesàla circulation d'eau, cette figure montrant aussi la disposition des résistances.
Fig. 14 est une coupe suivant la ligne 14-14 de la Fig. 13.
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Fig. 15 est une coupe, à plus grande échelle, sui- vant la ligne 15-15 de la Fig. 14.
Fig. 16 est une vue en perspective, de l'extérieur, d'un coin, montrant la façon dont une série de tubes hori- zontaux parallèles, faisant partie d'une paroi à différents niveaux, sont coudés pour changer de niveau les uns par rap- port aux autres quand ia série entière change de niveau par rapport au courant de gaz, les coudes se plaçant à l'exté- rieur de la paroi où ils sont à l'abri de la chaleur et faci- lement accessibles.
Figs. 17 et 18 sont des vues schématiques montrant la subdivision de la majeure partie de l'espace délimité par les parois planes, en quatre compartiments à l'aide de trois cloisons.
Le générateur de vapeur est représenté, schémati- quement, sur la Fig. 1 qui indique les différents passages de circulation ou circuits parallèles, notamment la direction du courant du fluide de travail,de l'entrée de l'eau d'ali- mentation à la sortie de la vapeur surchauffée, ainsi que le foyer et le courant de gaz chauds.
Sur la Fig. 1 (ainsi que sur les Figs. 4 et 5), la section d'ébullition ou génératrice de vapeur comporte huit trajets de circulation individuels, dont chacun est continu de l'entrée d'eau jusqu'à la sortie d'eau et de vapeur qui débouchent, tangentiellement, dans un séparateur 232. Ces huit passages, qui sont des longs tubes séparés, de faible section, sont désignés par les lettres A à H, inclusivement, et com- mencent dans un collecteur d'entrée 204, une résistance ré glable à la circulation d'eau 205, étant toutefois, inter- posée entre le collecteur 204 et chacun des huitpassages. Une telle résistance est représentée, en détails, sur les Figs.
13 à 15, et sa fonction est de régler la différence de la
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résistance à l'écoulement et de la chaleur fournie aux divers passages, ceux-ci étant initialement (établis de façon à avoir approximativement la même longueur et la même surface, et disposés pour recevoir, du foyer et des gaz chauds, la même quantité de chaleur.
Les tubes A à H sont disposés, par rapport les uns aux autres et par rapport à la source de chaleur, de façon qu'il se produise un équilibrage naturel de la quantité de chaleur reçue par chaque passage, ou une répartition uniforme de la chaleur totale entre ces passages.
Le moyen d'égaliser la chaleur absorbée par chacun des huit longs tubes raccordés en parallèle pour la production de vapeur, et qui constitue une caractéristique importante de l'invention,consiste en ce que les tubes sont disposés côte-à-côte dans les parois du foyer, dans le passage des gaz et dans les cloisons, en formant une série de tubes montant successivement à des niveaux plus .élevés; ces tubes sont cou- dés aux coins et aussi, d'une manière différente, (comme le montre la Fig. 16), aux endroits où ils passent à un niveau supérieur, avec renversement simultané de leur position relative dans la série ;
tubes sont aussi coudés de façon à constituer un faisceau transversal s'étendant, d'une ma- nière nouvelle, en travers du passage des gaz, afin que non seulement chacun des longs tubes coudés absorbe la même quan- tité de chaleur, par rayonnement et par convection, mais aussi .pour éviter que les coudes soient exposés à la chaleur aux endroits où. peuvent se former des poches de vapeur, ce qui pourrait endommager les tubes portés à une température trop élevée. La nouvelle disposition rend accessible les différents tubes.
Aux endroits où les tubes se trouvent dans la paroi verticale du foyer, ils sont disposés horizontalement avec
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des intervalles équivalant approximativement au diamètre d'un tube, ce qui rend les tubes accessibles et permet de leur ad- joindre une surface complémentaire de toute forme voulue, com- me le montrent, à titre d'exemple, les Figs. 11 et 12; ce qui est important aussi est que cela permet de remplir les inter- stices entre les tubes de réfractaire qui agit comme surface à rayonnement réfléchi et accroît la température du foyer ainsi que l'intensité d'absorption de chaleur rayonnée par unité de surface exposée, de sorte que la température des gaz à la sortie du foyer s'en trouve améliorée, ainsi que l'absorption de la chaleur du foyer et la combustion elle- même.
Les huit tubes producteurs de vapeur A à H com- mencent à la base de la paroi et forment une bande, de la hauteur de huit tubes, tout autour de la périphérie qui, avec le réfractaire de remplissage et la surface complmen- taire entre les tubes, comprend la base de quatre parois planes, et les tubes de la série ainsi formée sont superpo- sés dans la bande plane contournant les coins.
En commençant à la position inférieure des huit tubes A à' H qui partent du collecteur 204 et sont interrom- pus par les résistances 205, ou désignera par A le tube in- férieur, les tubes superposés suivants étant désignés dans l'ordre indiqué.
Quand une série de huit tubes complète son tour à la base des parois délimitant l'installation, elle est re- levée à un niveau supérieur et disposée sous forme d'un ser- pentin horizontal plat transversal, avec des coudes inver- seurs de direction, ce serpentin s'étendant sur toute la largeur de l'installation et jusqu'à mi-profondeur environ dans les passages à gaz montants III et IV, derrière le foyer I (Fig. 18). Les tubes ainsi coudés sont superposés de
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façon à être décalés horizontalement, à des niveaux successifs.
Après avoir formé un faisceau de tubes décalés horizontalement, d'une hauteur totale de huit tubes, les huit tubes de la série sont coudés de façon à constituer un autre faisceau similaire au-dessus du premier, ce qui donne, en travers du passage des gaz, un faisceau d'une hauteur de seize tubes, le tout se trouvant, au-dessus du fond du foyer, à une hauteur égale à celle de la bande de huit tu- bes de la paroi, et les gaz s'élevant du fond du foyer passent sur ce double faisceau de tubes. Comme les gaz se refroidissent en mon- tant au contact des tubes, il faut, en vue d'égaliser la chaleur absorbée par chaque tube à des niveaux croissants dans la série, changer la position occupée par le tube dans la série, chaque fois que la série passe d'un niveau au niveau supérieur suivant.
Par exemple, le tube qui occupe dans sa série la position inférieure pendant que la série est à son niveau inférieur, est amené à occu- per la position supérieure dans sa série quand celle-ci est au ni- veau supérieur suivant, et le même tube est ramené à la position inférieure dans la série quand celle-ci monte au troisième niveau.
La disposition des groupes de tubes désignés par
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A à H est illustrée par le schéma suivant: H G F Faisceau de spires d'une E hauteur de 16 tubes.
D C B A B C D E F G H1 F E --Admission D C B Circuit complet des parois A'' délimitant le fond du foyer.
Circulation d'eau
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Dans cette partie du faisceau tubulaire transversal composée de serpentins plats à spires avec coudes inverseurs de direction, l'empilage de tubes se supporte lui-même, car chaque serpentin repose sur le suivant (de haut en bas), com- me le montrent les Figs. 3 et 4, mais les longueurs des ser- pentins sont différentes à des niveaux alternativement ren- contrés par les gaz montants; toutefois, près des parois laté- rales et de la cloison verticale divisant le passage des gaz montants en compartiments III et IV (Fig. 18), les tubes se touchent dans un même plan vertical, de façon à former trois parois sensiblement continues.
Des parties de tubes alternants de ce faisceau transversal sont prolongées vers l'avant pour contourner les parois latérales et antérieure du foyer, tandis que les tubes intermédiaires sont coudés de façon à se placer entre le foyer I et les passages des gaz montants II et III (Figs. 4 et 5), d'où il résulte une cloison entre l'espace I et les espaces III et IV (Fig. 17) qui forme un passage des gaz en forme d'U, venant des brûleurs et passant par les carneaux de sortie; une des branches est formée par l'espace I du foyer, la base courbe est l'espace II, et la seconde brandie est formée par les espaces III et IV séparés par une cloison faite de tubes.
Au quatrième et cinquième niveaux, on maintient la même disposition de la série de huit tubes en serpentin transversal à coudes inverseurs de direction, et ce pour une partie qui s'étend approximativement sur la moitié de la lar- geur et de la profondeur de l'installation dans l'espace III, en renversant le niveau des tubes dans leur série chaque fois que la série passe à un niveau supérieur. Quatre spires forment la largeur de cette partie, le reste de la largeur de l'instal- lation étant réservé au surchauffeur, comme décrit plus loin.
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B C D II E Tubes du plafond.
F G H - - - - H - - - - G - - - - F U - - - - E R - - - - D Faisceau de spires de C - - - - C demi-largeur, d'une H - - - - B hauteur de 16 tubes.
A III - IV- - A U - - - - A F - - - - B F - - - - C E - - - - D U - - - - E IR - - - - F ---- G H H - - - - - - - - G - - - - - - - - F - - - - - - - - E - - - - - - - - D - - - - - - - - C - - - - - - - - B - - - - - - - - A - III - - -IV - Faisceau de spires A - - - - - - - - de largeur entière, B - - - - - - - - d'une hauteur de 16 tubes.
C - - - - - - - - D - - - - - - - - E - - - - - - - - F - - - - - - - - G - - - - - - - - H - - - - - - - - Circuit complet des G parois délimitant le fond du foyer.
D B
Au-delà de sa partie constituant le faisceau en serpentin, qui vient d'être décrit, la série de huit tubes est coudée pour contourner de nouveau les parois de l'installa- tion et pour s'étendre en travers du sommet de façon à former le plafond tubulaire du foyer (Fig. 4), avec des courbures k
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locales ménageant des ouvertures pour le brûleur dont la flamme est dirigée vers le bas. Dans ces parties de la série, la disposition des tubes est de nouveau renversée par rapport à celle dans la série de serpentins supérieurs précédemment formés .
On notera que la totalité de la vapeur est formée dans des tubes horizontaux exposés au rayonnement ou balayés par les gaz chauds, que les tubes soient situés dans les pa- rois ou s'étendent en travers du courant des gaz, tandis que les flammes et les gaz chauds se dirigent d'abord verticale- ment du sommet à la base, puis en travers de celle-ci pour remonter verticalement de la base au sommet. Chaque long tube générateur de vapeur, tout en étant horizontal, est coudé et disposé de façon à occuper, dans ses différentes parties, des niveaux différents, les changements de niveau se faisant toujours vers le haut.
Au passage d'un niveau à l'autre lors du changement de niveau relatif des tubes dans une série ou dans un ruban de huit tubes, quand celui-ci passe à un niveau supérieur (comme le montre la Fig. 16), chaque tube est coudé hors du plan de la paroi qui réunit les parties se trouvant à deux niveaux différents, et ces coudes sont tels qu'ils di- rigent la circulation alternativement vers le bas et vers le haut entre les parties horizontales du tube exposé à la cha- leur. Des coudes dirigeant la circulation vers le bas et situés en dehors de la paroi sont représentés sur la Fig.16.
Quand la vapeur et l'eau dans un tube sont amenées à circuler vers le bas, il peut se former, dans une partie élevée, une poche de vapeur, et si cette partie du tube était exposée à la chaleur le tube pourrait être endommagé par surchauffage.
Cet inconvénient est évité en plaçant les coudes dans les- quels des poches pourraient se former, en dehors du plan de
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la paroi, où ils ne sont pas exposés à la chaleur.
Le tube générateur de vapeur exposé à la chaleur est horizontal sur toute sa longueur, et le sens général de la circulation est montant pour les parties successives de chaque tube passant d'un niveau à un niveau supérieur, l'eau entrant à la base, et la vapeur et l'eau sortant au sommet; la vapeur se déplace donc constamment avec l'eau et ne peut former des zones locales à poches de vapeur, susceptibles d'être surchauffées.
Par conséquent, une caractéristique importante de l'invention est la disposition horizontale des tubes avec un sens général de la circulation dirigé vers le haut, ces tubes étant exposés à la chaleur dans un foyer où les flammes et la première partie du parcours des gaz sont dirigées vers le bas, les gaz s'élevant ensuite verticalement, de sorte que tout surchauffage local est évité si la quantité d'eau d'alimentation dépasse celle qui peut être vaporisée.
Bien que la description de l'invention précise que l'eau est divisée en huit parties égales circulant dans huit tubes générateurs, disposés de façon à recevoir tous la même quantité de chaleur, tant par rayonnement que par convection, il est clair que l'invention n'est pas limitée à ce mode par- ticulier de construction. Le nombre des circuits de vaporisa- tion peut être autre que huit, et il peut varier suivant l'im- portance de l'installation et d'autres conditions, mais ce nombre est toujours plus grand que un.
En outre, la condition essentielle étant l'humidité de la vapeur fournie par les tu- bes, l'eau peut être répartie entre ceux-ci de façon inégale et la répartition de la chaleur absorbée par les tubes peut être inégale aussi, en rapport avec la quantité d'eau, une telle répartition de la chaleur étant obtenue par le choix de
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la longueur des tubes ou par leur disposition par rapport au foyer et au courant des gaz chauds.
Comme le montrent les Figs. 1 et lA, l'eau entre dans le circuit par la vanne 17 du conduit d'alimentation allant vers la pompe d'eau d'alimentation 289 entraînée par la turbine auxiliaire 287 qui actionne aussi la pompe à air 288 et la pompe à huile 290. La pompe d'alimentation 289 qui peut être double, fournit l'eau à l'économiseur 202 composé d'une section d'économiseur principale 202 et de sections d'économiseur supplémentaires 202a et 202b, chacune de celles- ci étant du type qui, comme le montre la Fig. 3, comporte des collecteurs horizontaux espacés dans le sens vertical et reliés par des tubes horizontaux, coudés de façon à former des serpentins verticaux plats à coudes inverseurs de di- rection.
En-dessous de l'économiseur 202b se trouve le sur- chauffeur 242 de construction sensiblement pareille. La cons- truction est encore la même pour les réchauffeurs d'air pri- maire et secondaire 206 et 207, respectivement, mais la sur- face de ceux-ci est avantageusement augmentée à l'aide d'ai- lettes.
Le fluide de travail circule, dans le générateur, de la pompe d'alimentation 289 vers le collecteur d'entrée de l'économiseur 202 puis, de son collecteur de sortie vers le collecteur d'entrée de la section d'économiseur 202a, du col- lecteur de sortie de celle-ci vers le collecteur d'entrée de la section d'économiseur 202b et par le collecteur final de sortie 201 de l'économiseur combiné; les conduits de raccorde- ment entre les diverses sections ne sont pas de construction particulière, excepté en ce qu'ils sont doubles et débouchent, comme le montre le dessin, en des points intermédiaires des collecteurs; ces conduits ne sont pas désignés particulière-
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ment par des chiffres de référence, car leur parcours est clairement indiqué sur les dessins.
Du collecteur de sortie 201 de l'économiseur, le liquide passe, par le conduit 203, vers le collecteur d'en- trée du réchauffeur d'air secondaire 207 puis, du collecteur de sortie de celui-ci, vers le distributeur :204 qui alimente les résistances 205 des huit tubes générateurs de vapeur A à H de la surface chauffante; l'eau entrant dans les conduits tubulaires A à H traverse, dans ceux-ci, la surface produc- trice de vapeur, en suivant les tubes dans l'ordre précédem- ment décrit et représenté sur les diagrammes ci-dessus, et passe finalement, à travers les tubes du plafond, dans les conduits débouchant, tangentiellement, dans le séparateur 232.
Dans le séparateur, l'eau est séparée de la vapeur saturée, et l'eau en excès ou de trop-plein se déverse, à la base du séparateur, à travers des déversoirs fixe et variable 2 et 3,respectivement (Fig. lA). L'eau de trop-plein, à la température de la vapeur saturée, atteint le collecteur d'en- trée du réchauffeur d'air primaire 206 où une partie de sa chaleur est récupérée par l'air dirigé vers les brûleurs de combustible 4, après quoi l'eau passe dans le réchauffeur d'eau 354.
Tout l'air comburant est fourni à l'installation en passant par les réchauffeurs d'air primaire et secondaire 206 et 207 puis, par les brûleurs 4, dans le foyer où la flam- me est dirigée vers le bas ou le fond, et là les gaz rebrous- sent de 180 et se dirigent vers le haut à travers les deux passages parallèles J et K (Fig. 3) séparés par une cloison faite de tubes juxtaposés et par une paroi L faite en toute matière réfractaire appropriée, telle que du métal ou du ré- fractaire non métallique.
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La fonction principale du réchauffeur d'air 207 est de coopérer avec les résistances 205 pour égaliser la répar- tition de l'eau de l'économiseur entre les huit tubes produc- teurs de vapeur. Parfois, l'eau de l'économiseur peut entrai- ner un peu de vapeur et, .si un mélange d'eau et de vapeur atteint le collecteur distributeur 204, la répartition égale de l'eau et de la vapeur entre les huit tubes devient impos- sible à réaliser. Pour empêcher cette éventualité, il faut condenser la vapeur de façon que de l'eau seule atteigne le collecteur 204, et le réchauffeur d'air 207 peut servir de condenseur à refroidissement par l'air, pour éliminer, dans le collecteur de sortie, la vapeur qui aurait pénétré, avec l'eau, dans le collecteur d'entrée.
Les détails de construction du générateur, parti- culièrement des parois et des supports, sont tels qu'une pres- sion règne partout dans la chambre de combustion et dans les passages des gaz, tout l'air comburant étant fourni par pom- page.
Le générateur comporte, en premier lieu, l'empilage de tubes qui forment la chambre de combustion I à l'aide de tubes portant des ergots comme le montrent les Figs. 11 et 12, ces ergots étant disposés en quatre rangées 300 à 304 der- rière la surface exposée à la chaleur 305 de chaque tube, et noyés dans de la matière réfractaire 306. Le générateur en- tier est entouré d'un revêtement de deux couches de matière isolante, dont une couche, désignée par 307 est hautement réfractaire, tandis que l'autre couche 308, qui est la couche extérieure, peut contenir, par exemple, 85% de magnésie et porte une enveloppe protectrice métallique 309.
La construction entière est consolidée par des montants 310 et des cornières 311, ainsi que par des barres transversales 312 et 313, le
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tout formant une ossature appropriée, assemblée de façon connue en soi, par exemple par soudure. Les panneaux métalli- ques latéraux 309 sont rendus plus rigides par des pièces rapportées 314 et 315; l'assemblage entier est prévu pour résister, sans fuites, à la pression régnant à l'intérieur, qui est plus grande que la pression extérieure.
A l'intérieur de la construction fermée qui vient d'être décrite se trouvent des supports suspendus ou tirants 316 et 317 fixés aux tubes de l'économiseur et du surchauf- feur qui portent les tirants, par le dessus, au moyen de sup- ports 318 et 319 respectivement, fixés à la paroi intérieure ou à la cloison entre la chambre de chauffe et les passages de gaz. Le support 319 est porté par l'extrémité inférieure de pièces 320 solidaires du support 318. A l'extrémité exté- rieure de la paroi, les coudes des tubes sont supportés les uns par les autres, comme c'est indiqué en 321.
L'économiseur 202 est supporté d'une manière sembla- ble par des barres 322 voisines des collecteurs, et les bar- res suspendues 323 et 324 portent des tiges 325 et 326 accro- chées aux extrémités inférieures des pièces 327 pendant de la traverse 328 et, par conséquent, les tubes de l'économi- seur sont entourés de parois semblables à celles de la partie principale du générateur.
Au sommet et sur le côté de la structure du géné- rateur se trouve, sur un prolongement 330 des poutrelles, une enceinte 329 qui supporte les réchauffeurs d'air primaire et secondaire 206 et 207 qui reçoivent l'air venant de la pompe 288 à l'entrée 208 et le délivrent à la chambre à air 331 à travers le plafond de la chambre du foyer, ce plafond présentant également des ouvertures 232 destinées à recevoir les brûleurs 4 qui dirigent leurs flammes entre les tubes du
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plafond, déformés à cet effet comme le montre la Fig. 4, et dans le foyer I.
Des ailettes 333 sont prévues pour diriger l'air aux endroits où le courant s'infléchit à angle droit pour atteindre la chambre à air 331, et un registre 334 pivotant sur l'axe 335 et commandé par le levier 336 règle le courant d'air allant des réchauffeurs d'air vers les brûleurs.
La chambre à air du foyer est isolée du courant des gaz brû- lés évacués à travers l'économiseur, par une cloison 337 por- tée par une barre 338 qui, avec l'enveloppe du générateur, sert de support à deux séries de volets ou de registres M et N (désignés par 83 sur la Fig. lA), chacun des volets se compo- sant de lattes 339 portées par un axe 340 dont est solidaire un levier 341,les leviers étant réunis en groupes M et N par des barres 342; d'autre part, les deux groupes sont réunis pour fonctionner ensemble de telle façon que l'un des groupes soit ouvert ou fermé, mais qu'ils ne soient jamais ouverts ou fermés simultanément.
Grâce à l'existence de la cloison entre les passages des gaz III et IV, la disposition décrite des registres permet d'envoyer, par une manoeuvre appropriée, tous les gaz de combustion à travers le passage III pour baigner l'économiseur 202b, si le groupe de registres M est fermé et N ouvert. En fermant le groupe de registres N et en ouvrant le groupe M, on peut envoyer tous les gaz par le passa- ge IV pour baigner le surchauffeur ou, en amenant les registres dans des positions intermédiaires, on peut régler la propor- tion des gaz empruntant les deux chemins, en vue de corriger la température de surchauffe.
Il résulte de ce qui précède que l'agencement et la disposition de la surface chauffante en vue d'égaliser la chaleur reçue par chacun des huit tubes générateurs de vapeur aboutissent à la symétrie thermique dans tout le générateur
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et que l'égalisation de l'alimentation en eau, réalisée en même temps, a pour effet de rendre uniforme le degré d'humi- dité de la vapeur dans le surchauffeur, et en même temps il est prévu un mécanisme de commande, représenté sur la Fig. lA, qui commande le générateur.
Afin de comprendre le fonctionnement du générateur, il faut avoir présent à lesprit que le débit de vapeur à la machine à vapeur, ou la position d'étranglement dans le con- duit de vapeur du surchauffeur constitue l'élément qui dé- termine le taux de production de vapeur.
Le générateur présentant une faible contenance de liquide, une capacité réduite d'emmagasinement de chaleur et un taux élevé de production de vapeur, l'arrivée d'eau d'alimentation doit nécessairement être continue et toujours proportionnée au débit de vapeur ; faut aussi tenir compte de la dérivation désirée de gaz pour la surchauffe, et de l'évacuation,au séparateur, de liquide en quantité comprise entre un maximum et un minimum,, et il faut aussi prévoir des moyens de permettre au générateur de suivre instantanément les variations du taux de production de vapeur, quelles que soient l'importance et la rapidité de ces variations et ce, tout en maintenant la sécurité de fonctionnement et un rende- ment élevé en toutes circonstances, à partir d'une capacité nulle et jusqu'aux charges élevées.
La Fig. lA est un schéma illustrant un procédé et des appareils pour la commande du fonctionnement d'un géné- rateur du genre décrit, ces appareils coopérant avec le géné- rateur de façon à lui permettre de réaliser toutes les per- formances dont il est capable.
Le générateur décrit est du type dont la section
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génératrice est composée, comme déjà dit, de longs tubes séparés de faible section, raccordés en parallèle entre des collecteurs ou raccords appropriés, alimentés en eau à l'une des extrémités, débitant un mélange de vapeur et d'eau au sé- parateur et fournissant, ensuite, de la vapeur surchauffée seule à l'extrémité de sortie, tandis que l'excès d'eau est abandonnée au séparateur, et ce générateur fonctionne de la façon suivante:
L'eau du collecteur 201 de l'économiseur est in- troduite dans le distributeur 204 qui délivre l'eau à la section génératrice de vapeur comportant huit circuits tu- bulaires A à H recevant l'eau à travers des résistances à la circulation 205.
Comme le montrent les Figs. 13 à 15, chacune de ces résistances comporte une connexion 343 qui reçoit l'eau du distributeur 204 par l'intermédiaire d'un raccord 344 et d'un long serpentin de faible section 345 qui oppose une résistance à la circulation ou provoque une chute de pression plus grande que celle causée dans le circuit A à H devant lequel ce serpentin est interposé. La longueur de cha- que serpentin 345 de section donnée est calculée pour chacun des circuits A à H de façon que chacun de ceux-ci reçoive, à tout instant, la même fraction de la quantité totale d'eau.
Les extrémités de ces serpentins 345 sont raccordées, en 346, à la base 347 qui constitue un chapeau soudé en 348 à l'ex- trémité de celui des circuits A à H qui est alimenté par la résistance. Un collier 349 est soudé à la base 347 et sur ce collier est sertie l'extrémité 350 d'un soufflet 351 dont l'autre extrémité est sertie sur un collier semblable 352 vissé dans la plaque 353 de l'enveloppe du foyer; de cette façon on réalise un assemblage étanche aux gaz, entre l'en- veloppe du foyer et les résistances, ce qui permet aux or-
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ganes flexibles assemblés de se dilater et contracter.
L'eau divisée en parts égales par les résistances 205, circule dans chacun des tubes successivement à travers les parties de ceux- ci appartenant à la partie inférieure de la paroi du foyer, au faisceau assurant la convection, aux cloisons, à la partie supérieure de la paroi du foyer et au plafond de celui-ci, dans l'ordre indiqué, et finalement l'eau venant du plafond du foyer est déversée dans le séparateur 232.
L'excès d'eau se déverse au séparateur, comme trop-plein, par le déversoir fixe 2 et le déversoir variable 3, passe dans le réchauffeur d'air primaire 206, et de là vers le réchauffeur ouvert d'eau d'alimentation 354 présentant une ouïe 355; dans ce réchauf- feur, cette eau vient se mélanger, en la réchauffant, à l'eau d'alimentation qui est alors amenée par le conduit 356 à la pompe auxiliaire 357 puis, à travers une crépine 358, vers une batterie de deux pompes d'alimentation 289 actionnées par la turbine auxiliaire 287 qui actionne également la pompe à air 288 et la pompe à huile combustible 290, tous ces appa- reils étant indiqués schématiquement sur la Fig. 1A.
Sur cette Fig. lA, le trajet de circulation, de l'entrée d'eau d'alimentation à la sortie de vapeur surchauf- fée est représenté comme un seul tube sinueux dans lequel est intercalé le séparateur. L'eau est fournie à la section d'économiseur 202, à travers un conduit 11, par la pompe 289 qui, comme le montre la Fig. 2, est une pompe à commande po- sitive dont le débit est sensiblement proportionnel à la vi- tesse, mais qui peut être de tout type approprié.
De la section de générateur 202 le liquide passe vers la section génératrice de vapeur, les réchauffeurs d'air étant omis sur le schéma pour plus de clarté, car le chauf- fage de l'air n'est pas soumis au réglage. De la section
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génératrice de vapeur, l'eau et la vapeur saturée sont dé- versées ensemble dans le séparateur 232. Du séparateur, la vapeur saturée passe dans le surchauffeur 242 qu'elle quitte par le conduit 244 raccordé à la turbine principale à vapeur 12 qui représente, à titre d'exemple, la machine utilisant la vapeur. Les produits de la combustion traversent successi- vement le générateur de vapeur, le surchauffeur et l'.écono- miseur et peuvent venir en contact avec la totalité ou une partie de la surface assurant la convection, suivant la posi- tion des volets M et N, comme expliqué plus loin.
Une turbine auxiliaire 287 actionne la pompe à eau d'alimentation 289,la pompe à air .288 et la pompeà huile combustible 290. Ces appareils sont tous commandés par le même arbre, bien qu'ils puissent avoir des vitesses diffé- rentes, les réducteurs de vitesse ou organes de transmission nécessaires n'étant pas représentés. Le débit d'eau d'alimen- tation est très sensiblement proportionnel à la vitesse de la pompe d'alimentation.
Le débit d'huile combustible fournie aux brûleurs 4 est réglé, en premier lieu, par la vitesse de la pompe à huile 290, mais aussi par l'étranglement de la soupape de réglage 13 insérée dans le tuyau 5 ; débit à travers ce tuyau 5 est constamment mesuré par l'appareil de mesure 14.
Le débit d'air comburant est déterminé, en premier lieu, par la vitesse de la soufflerie 288, mais aussi par le registre 15 situé dans le conduit 7 en aval de la soufflerie, puisqu'il faut pouvoir ajuster ce débit en vue de maintenir un rapport approprié entre les quantités de combustible et d'air, la soufflerie n'étant pas une pompe à commande positive, comme les pompes à combustible et à eau. Le débit d'air est constamment mesuré par l'appareil de mesure 16.
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Le débit de liquide sous pression, à travers le conduit 11 est réglé par la vitesse de la pompe 289, mais aussi par la position de la soupape de réglage 17 du côté aspiration de la pompe, et par la soupape de réglage 18 dans la dérivation sur la pompe.
Au cours du fonctionnement d'un tel générateur, certaines grandeurs variables sont mesurées, indiquées et utilisées comme base pour le réglage automatique du débit de liquide.et de celui des éléments de combustion fournis au foyer.
Le système de réglage est constitué de la façon suivante:
Sur le schéma Fig. lA, 19 désigne un dispositif sensible à la pression, tel qu'un tube Bourdon raccordé au conduit 244 et pourvu d'un index 20 coopérant avec une échelle 21 en vue d'indiquer, à chaque instant, la pression de la vapeur débitée. 22 est un dispositif sensible à la tem- pérature, tel qu'un tube Bourdon, faisant partie d'un système sensible à la température, situé à proximité du conduit 244, le tube Bourdon comportant un index 23 coopérant avec une échelle 24 pour indiquer, à tout instant, la température de la vapeur débitée et pour commander les volets régulateurs de la surchauffe 83 (M et N) .
Comme indicateur de débit du générateur, on utilise un appareil de mesure de débit 78 raccordé au conduit 244 à travers une plaque à orifice ou autre étranglement 79. Cet appareil de mesure de débit peut déplacer, verticalement, la tige d'une valve-pilote 43, afin de modifier la pression d'air antagoniste agissant sur le relais 47 en rapport avec le débit de vapeur.
Le tube Bourdon 22 sensible aux variations de tem- pérature de la vapeur débitée déplace, verticalement, une
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tige-pilote 80 en vue de modifier la pression d'air anta- goniste agissant sur une soupape pneumatique 82, qui règle la position de volets 83, ceux-ci pouvant correspondre aux volets M et N de la Fig. 8. Comme déjà expliqué, ces voléts sont disposés, par rapport au trajet du fluide à travers le générateur et par rapport à la commande de la circulation des gaz, de telle façon qu'ils règlent l'absorption de chaleur par les différentes parties du trajet de circulation dans le générateur de vapeur et, par là, la température de la vapeur débitée.
29 représente un dispositif dont le fonctionnement dépend du niveau d'eau dans le séparateur 232, et qui com- porte une enveloppe à pression entourant un tube à mercure en U raccordé au sommet et à la base du séparateur. Un flot- teur suit le niveau de mercure dans une des branches et dé- place ainsi un index 30 en face d'une échelle 31, en indi- quant instantanément le niveau d'eau dans le séparateur.
Le dispositif de mesure de débit désigné, d'une façon générale, par 14, et destiné à mesurer le débit de combustible fourni au foyer, peut être un dispositif à pres- sion différentielle susceptible de corriger la relation non linéaire entre la pression différentielle et le débit, afin que la position angulaire d'un index 32 mobile devant une échelle 33 varie en rapport direct avec les variations du débit. A l'intérieur du dispositif 14, les traits inter- rompus dessinent le contour de la construction interne, no- tamment d'une cloche à joint hydraulique, à parois de grande épaisseur.
Le dispositif de mesure 16 qui mesure le débit d'air comburant est semblable au dispositif 14 et commande les mouvements d'un index 36 devant une échelle 37, pour
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indiquer constamment et instantanément le débit d'air envoyé au foyer. L'arrivée d'eau au trajet de circulation de fluide et l'arrivée des éléments de combustion au foyer sont réglés, en premier lieu par la variation de la vitesse de la turbine auxiliaire 287, l'arrivée d'eau au générateur étant utilisée comme base pour ce réglage. Toutefois, pour tenir compte de l'écart possible entre les caractéristiques des pompes 289 et de la soufflerie 288, ainsi que des variations des conditions de fonctionnement, on prévoit un moyen de réajustage complétant le réglage principal des éléments de combustion.
Pour l'air, ce moyen est donné par le registre 15 situé en amont de la soufflerie 288 et commandé par un régulateur pneumatique 38.
Pour le combustible, le moyen de r,éajustage consiste en une soupape régulatrice 13 située dans le tuyau 5 et sensible aux écarts par rapport à la relation désirée entre les débits mesurés d'huile et d'air.
La vitesse de la turbine auxiliaire est réglée par la variation du degré d'ouverture de soupapes régulatrices 39 qui admettent à la turbine de la vapeur sous une pression relativement basse et qui, dans certaines conditions de fonctionnement, admettent, en outre, de la vapeur sous une pression relativement élevée. Par exemple, la vapeur à basse pression peut être la vapeur d'échappement de la turbine prin- cipale 12, ou de la vapeur dérivée de cette turbine, tandis que la vapeur à pression élevée peut venir directement du générateur de vapeur. Un régulateur pneumatique 40 détermine la position des soupapes 39 sous l'influence de la pression d'air antagoniste établie par un relais 41.
Le réglage de l'alimentation en eau (par la varia- tion de vitesse de la pompe à eau) s'effectue de préférence en fonction du débit d'eau d'alimentation, du débit de vapeur
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et du niveau d'eau dans le séparateur.
Comme déjà dit, le dispositif de mesure 78 est sensible au débit de vapeur du générateur et commande le dé- placement vertical d'une tige-pilote 42 dans l'enveloppe d'une valve-pilote 45 qui peut être alimentée en air comprimé, com- me l'indique la petite flèche.
De l'air sous pression est pompé dans l'enveloppe 43 et, en raison de la construction de la valve-pilote, quand la tige 42 est déplacée vers le haut on dispose d'une pression d'air antagoniste croissant en rapport déterminé avec le dé- placement, tandis que, si la tige 42 est déplacée vers le bas, la pression d'air antagoniste disponible décroît en rapport déterminé avec le déplacement. Les tubes ordinaires ou capillaires qui transmettent la pression d'air antagoniste sont représentés, sur le dessin, par des traits interrompus pour mieux se distinguer d'autres appareils ou conduits; un tel tube est représenté en 46, et il transmet à un relais différentiel 47 une pression d'air antagoniste qui est en rapport connu avec le débit de vapeur.
D'une façon similaire, l'indicateur de niveau de liquide 29 déplace verticalement une tige-pilote 48 pour établir au relais 47, par l'intermédiaire du raccordement 49, une pression d'air antagoniste caractéristique du niveau de liquide. La pression se transmet de ce relais, par un rac- cordement 62, à un régulateur à diaphragme taré par ressort qui commande la vanne 17 du conduit d'aspiration de la pompe à eau; on voit donc que des variations de la pression d'air antagoniste, transmises soit par le raccordement 46, soit par le raccordement 49, interviennent pour modifier la pres- sion d'air et pour actionner, en conséquence, le régulateur à diaphragme taré qui commande la vanne 17.
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La vanne 17 fonctionne comme orifice variable des deux côtés duquel existe une pression différentielle en relation connue avec le débit de liquide à travers la vanne 17. Les pressions régnant de part et d'autre de la vanne agissent, par l'intermédiaire des tubes 63 et 64, sur le relais 41. Une pression antagoniste établie par le relais 41 agit, par l'intermédiaire d'un raccordement 68, sur un régula- teur pneumatique 40 pour commander les soupapes 39 de la turbine, de façon à empêcher l'emballement et la marche irré- gulière en raison des caractéristiques du relais 41, et de ce fait la position du régulateur 40 n'est pas nécessaire- ment en relation directe avec la position de la vanne 17.
D'une façon générale, la position de la vanne 17 est déterminée en fonction du débit de vapeur et du niveau d'eau dans le séparateur et, comme déjà dit, cette vanne constitue un orifice variable dans la conduite d'aspiration de la pompe à eau. Le relais 41 qui reçoit la pression diffé- rentielle régnant de part et d'autre de la vanne 17, commande le régulateur 40 et les soupapes 39 de la turbine, afin de régler la vitesse de la pompe à eau 289 de façon que la pres- sion différentielle de part et d'autre de la vanne 17 soit maintenue constante quel que soit le degré d'ouverture de la vanne 17 et, de cette façon, l'arrivée d'eau à la pompe à eau est réglée proportionnellement tant au débit de vapeur qu'au niveau d'eau dans le séparateur.
Si le débit de vapeur augmente, la tige-pilote est soulevée d'une quantité proportionnelle, en accroissant proportionnellement la pression d'air antagoniste agissant à travers le raccordement 46, en faisant descendre la tige du relais 47 et en accroissant ainsi la pression d'air anta- goniste dans le raccordement 62. La variation du degré d'ou- verture de la vanne 17, qui en résulte, modifie la pression
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différentielle agissant sur le relais 41, fait varier la pression antagoniste qui, par l'intermédiaire du régulateur 40, commande les soupapes d'étranglement 39 de la turbine auxiliaire et produit ainsi un débit accru d'eau à travers le conduit 11, en rapport avec le débit accru de vapeur du générateur de vapeur.
Si le niveau de liquide dans le sépa- rateur 232 tend à baisser, la tige-pilote 48 se soulève, en accroissant la pression antagoniste dans le relais 47 qui, d'une manière semblable, ouvre encore la vanne 17 alimentant la pompe et augmente le débit d'eau fournie au générateur.
On notera que la vanne 17 est commandée en fonction du débit de vapeur du générateur, et en fonction du niveau d'eau dans le séparateur, tandis que la vitesse de la pompe à eau dépend non seulement de ces deux variables mais aussi du taux de circulation d'eau vers et à travers la pompe.
Le dispositif 29 qui dépend du niveau d'eau commande aussi, par l'intermédiaire de la tige-pilote 48, la position de la soupape 3 de trop-plein variable, de façon qu'en cas d'élévation du niveau d'eau dans le séparateur 232 au-dessus d'une hauteur prédéterminée, la soupape 3 s'ouvre dans la mesure voulue et vient accentuer le déversement normal, par le trop-plein 2, vers le conduit 1.
La pression de la vapeur débitée agit, par l'inter- médiaire d'un tube Bourdon 19, sur une valve-pilote 69, pour établir une pression d'air antagoniste agissant, à travers le raccordement 70, sur une soupape 18 en dérivation sur la pompe d'alimentation, et sur le registre 15. Si la pression de la vapeur tombe en-dessous d'une valeur prédéterminée, la soupape 18 et le registre 15 tendent tous deux à s'ouvrir, chacun à partir d'une position prédéterminée. Cette inter- vention est particulièrement désirable en cas d'un accroisse-
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ment brusque et important de la charge du générateur, qui pourrait causer une chute marquée de la pression de vapeur.
Quand un tel accroissement brusque et important du débit de vapeur se produit, en tendant à réduire la pression de vapeur, la vitesse de la turbine auxiliaire augmente et le registre 15 s'ouvre. A ce moment, il est désirable d'accélérer l'ar- rivée de combustible et d'air, sans intensifier immédiatement l'alimentation en eau. L'établissement d'une dérivation sur la pompe, au moyen de la soupape 18, réduit le débit d'eau à travers le conduit 11 et la vanne 17 et provoque une accé- lération de la turbine pour rétablir le débit primitif d'eau et accroître ainsi le débit d'huile et d'air.
Sans la déri- vation on serait non seulement privé de cet avantage, mais l'accroissement instantané du débit d'eau à la suite de l'augmentation de vitesse de la turbine serait trop grand pour permettre l'utilisation de la faible capacité d'emma- gasinement de chaleur dans le générateur. Le réglage du ré- gulateur 38 et de la soupape est de préférence tel qu'ils ne soient sensibles qu'à des variations prédéterminées de la pression de vapeur correspondant à la pression d'air an- tagoniste dans le raccordement 70. Par exemple, le registre 15 peut être manoeuvré chaque fois que la pression de vapeur varie, à partir d'une valeur prédéterminée, dans un sens 'ou l'autre, tandis que la soupape 18 peut rester complète- ment fermée jusqu'à ce que la pression de vapeur descende, dans une mesure prédéterminée,
en-dessous de la valeur voulue. Au-delà de ce point, la soupape 18 commencerait à s'ouvrir et le registre 15 peut, ou non, être complètement ouvert pendant que la soupape 18 s'ouvre.
Le débit des éléments de combustion est de pré- férence réglé, en premier lieu, par la variation de vitesse n
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de la turbine auxiliaire, ce qui fait varier la vitesse de la soufflerie et de la pompe à huile à l'unisson du débit de liquide. Quand on a réajusté le débit d'air à l'aide du registre 15, et mesuré ce débit à l'aide du dispositif de mesure 16, on fait intervenir la soupape de réglage 13 dans le conduit d'huile, pour mettre le débit d'huile en rapport avec celui d'air. A cet effet, les dispositifs de mesure 14 et 16 sont reliés par un tringlage 71 qui commande une tige- pilote 72 pour établir une pression d'air antagoniste dans le conduit 73 d'un relais 74.
La pression d'air antagoniste résultant du fonctionnement du relais 74 agit, par le con- duit 75, sur la soupape régulatrice 13, dès que le rapport débit d'air-débit de combustible s'écarte d'une valeur pré- déterminée, et en même temps, elle commande une soupape régulatrice 76 qui règle l'arrivée de vapeur d'atomisation aux brûleurs d'huile 4, cette vapeur arrivant par un conduit 77.
Le circuit de commande automatique comporte des appareils et circuits électriques de commande. A la mise en marche de l'installation,on met d'abord le générateur sous pression, en allumant les brûleurs principaux 4 au moyen d'une torche à gaz 8 et d'un dispositif d'allumage à étin- celles S, la torche à gaz 8 étant alimentée par le tuyau 9 comportant une soupape de réglage 10. L'installation passe par un cycle d'allumage qui, dans le cas de défaut'de flamme, est interrompu par un dispositif approprié, de sorte que le réallumage est assuré par une cellule photoélectrique U.
Le système comporte aussi divers dispositifs de sécurité, mais le réglage automatique des dispositifs de commande est tel que dès le premier allumage de la torche 8 du brûleur principal de combustible, tous les appareils de ---
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commande interviennent immédiatement pour mettre le générateur en fonctionnement et sous pression, après quoi tout le sys- tème agit en fonction du débit de vapeur à travers le con- duit 244.
Quand le générateur est en marche, on utilise un conduit de vidange allant de la sortie du surchauffeur vers le condenseur ou la source.d'eau chaude, et, ce con- duit étant ouvert, on met en marche la pompe 357. Ensuite, la turbine auxiliaire 287 est mise en marche et elle actionne immédiatement la pompe d'alimentation d'eau, la soufflerie et la pompe à huile, désignées par 289, 288 et 290, respecti- vement. La mise en marche de ces machines auxiliaires a pour effet de remplir le séparateur 232 et de ramener de l'eau de l'ouverture de vidange du séparateur vers la source d'eau chaude ou vers la pompe 357.
Ensuite, on établit la circulation de vapeur vers un réchauffeur d'huile combustible non représenté, et l'on met en service le système de commande automatique, en ou- vrant un conduit d'air alimentant le système. Dès lors, la vitesse de la turbine auxiliaire est automatiquement main- tenue au minimum, du fait qu'il n'y a pas d'écoulement de vapeur à travers l'orifice de mesure, et aussi en raison du niveau élevé à l'intérieur du séparateur. Le dispositif de commande en fonction de la pression maintient les registres entièrement ouverts, mais le débit d'air reste faible en raison de la vitesse minimum de la turbine auxiliaire action- nant la soufflerie. Quand le brûleur principal est allumé, le système de commande augmente l'excès d'air pour maintenir le chauffage à une allure réduite.
Dès que le générateur est mis en marche, c'est la commande automatique qui se charge
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du maintien du rapport voulu entre les quantités d'air et de combustible. La soupape de trop-plein du séparateur est main- tenue large ouverte par le niveau élevé dans le séparateur, mais ne peut réduire le niveau dans le séparateur à la hau- teur normale avant que la pression dans le générateur soit établie, et l'écoulement d'eau se fait donc, pendant le dé- marrage, tant par le déversoir de trop-plein que par le pur- geur du surchauffeur. Quand ces conditions sont établies, on allume le feu principal, ce qui se fait simplement en fer- mant un interrupteur dans le circuit fournissant du courant à l'installation électrique d'allumage des brûleurs.
La fer- meture de cet interrupteur excite le dispositif d'allumage et fait arriver du combustible à une torche d'allumage automa- tique. Après un certain délai, le dispositif de réglage du rapport débit d'huile-débit d'air actionne une ,soupape dans le conduit d'huile pour maintenir le débit d'huile en rapport avec le débit d'air, et dès que la flamme d'huile se met à brûler, la torche et le dispositif d'allumage sont automati- quement arrêtés. Quand la pression est atteinte dans le géné- rateur, le séparateur commence à se vider.
Lorsque le niveau tombe à une hauteur prédéterminée en vue du réglage, la sou- pape de trop-plein accéléré se ferme et le niveau dans le séparateur se charge du réglage de la vitesse de la turbine auxiliaire et la porte à la valeur déterminée par l'écoule- ment d'eau par le conduit de trop-plein constant et par la vapeur sortant par le purgeur du surchauffeur.
Quand le générateur atteint la pression de fonction- nement, il est mis en service par l'ouverture d'une vanne obturatrice dans le conduit de sortie du surchauffeur, ou à l'aide d'une vanne à sens unique, et le purgeur du surchauf-
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feur est fermé. La vitesse de la turbine auxiliaire et des machines auxiliaires qu'elle entraîne est alors réglée par le débit de vapeur mesuré en rapport avec la demande de vapeur, et les autres dispositifs de réglage effectuent les réajustements nécessaires pour maintenir le fonctionnement dans les conditions voulues.
Bien qu'on ait indiqué que le fluide de travail soit de l'eau convertie en vapeur d'eau, il est entendu qu'on peut utiliser d'autres liquides et leurs vapeurs, et que l'in- vention concerne des générateurs de vapeur en général, et pas seulement des générateurs de vapeur d'eau.
REVENDICATIONS -----------------------------
1.- Générateur ou chaudière à circulation forcée, comportant un grand nombre de longs tubes générateurs de vapeur de faible section et des moyens de fournir à chaque tube du liquide en quantité dépassant sa capacité de vapori- sation entre les raccordements d'entrée et de sortie, ainsi que des passages de gaz parallèles dont un contient un foyer chauffé par des éléments de combustion, chacun des tubes générateurs de vapeur étant horizontal sur la plus grande partie de sa longueur mais coudé de façon que différentes parties de chaque tube soient situées dans les parois du foyer, dans une paroi du passage de gaz, et dans une cloison divisant les passages de gaz.
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