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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D' INVENTION "Chaudière à vapeur" .
La présente invention se rapporte à une chaudière à circuit fermé et forcé comprenant plusieurs vaporisateurs.
Les caractéristiques essentielles de l'invention sont : les vaporisateurs ou groupes de vaporisateurs sont reliés en séide; la circulation de l'eau y est ascendante dans les parties chauffées; ce mouvement ascendant est assuré en maintenant une différence de pression entre les vaporisateurs successifs; une pompe unique de circulation d'eau est utilisée et, enfin, la circulation de l'eau dans les vaporisateurs est un multiple de la production de vapeur.
D'autre part, toutes les parties en contact avec le fluide chauffant sont verticales ou approximativement verticales. La circulation des gaz chauffants s'effectue à vitesse élevée et pratiquement
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constante sur tout leur parcours.
La chaudière, objet de l'invention, permet de réaliser des éléments simples, mais complets qui peuvent être aisément juxtaposés l'un à l'autre, afin de former de véritables batteries dont les caractéristiques seront directement fonction du nombre d'éléments accouplés.
Des formes d'exécution sont, à simple titre d'exemple, schématisées aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 schématise un élément de chaudière; la figure schématise une variante dans le montage des parties constitutives d'un élément de chaudière; la figure 3 représente une vue schématique perspective du montage de la figure 1;
Suivant la figure 1, un élément de chaudière peut donc être, conformément à l'invention, réalisé par deux vaporisateurs 1 et 2, reliés en série par un ou plusieurs conduits d'accouplement non chauffés.
Ces vaporisateurs sont en principe formés de tubes verticaux ou approximativement verticaux, débouchant, de part et d'autre, dans des collecteurs appropriés. Les collecteurs supérieurs des vaporisateurs 1, et sont mis en communication par un détendeur de pression 4. Le collecteur supérieur du vaporisateur est directement relié au dôme de vapeur 5, duquel part le conduit de vapeur 6, profilé et prolongé de manière à être rencontré par le fluide chauffant avant le départ vers l'utilisation.
La circulation de l'eau est complétée de la manière connue, notamment par l'appoint d'un réchauffeur 7, situé en fin de la circulation active du fluide chauffant. Une unique pompe de circu- lation et les conduits appropriés assurent une circulation fermée et forcée de l'eau.
Le fluide chauffant est dirigé dans un local 9, dont la section est établie de manière à assurer au fluide chauffant une vitesse pratiquement constante durant tout le déplacement effectif du fluide.
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.Pour obtenir un fonctionnement régulier de cet élément de chaudière, il faut que le mouvement de l'eau soit ascendant dans les deux vaporisateurs 1 et 2. Dans ce but, la pression dans le collecteur supérieur du vaporisateur 1 est plus élevée que celle du collecteur supérieur du vaporisateur 3. Ainsi le passage de l'eau, directement, d'un collecteur supérieur à l'autre, est im- possible. En conséquence, la circulation de l'eau s'effectue dans le sens indiqué par les flèches, réalisant ainsi un circuit fermé continu.
Suivant le schéma de la figure 2, on réalise une variante d'exécution en inversant simplement l'accouplement des deux vapo- risateurs.
Cette disposition est plus rationnelle, à raison du fait que l'admission de l'eau dans la chaudière proprement dite s'effectue dans la partie la moins chaude. Les autres éléments et dispositions sont identiques à ceux du schéma de la figure 1.
En partant de ces données, on peut réaliser une foule d'exé- cutions dans lesquelles les différents accessoires peuvent être aussi nombreux que variés, suivant la forme donnée aux différents .,éléments, leur position relative et leur nombre.
La figure 3 schématise en vue perspective une exécution con- forme au schéma de la figure 1. Tous les éléments de l'invention s'y retrourent avec leur fonction technique exposée précédemment.
Bien entendu, on peut appliquer dans ce genre de chaudière les prescriptions généralesd'ailleurs communes à toutes les chaudières.
C'est ainsi que le conduit ¯6 du départ de vapeur sera avantageusement ramené dans le circuit du fluide chauffant, pour constituer un sur- chauffeur,mais de façon à ne pas contrarier le rendement calorifique du dit fluide chauffant. Les vaporisateurs seront préférablement consti- tués par des faisceaux tubulaires verticaux ou approximativement verticaux, dans le but de réduire au minimum les pertes de charge, d'assurer une vitesse maximum de déplacement de l'eau et un en-
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traînement aussi complet et rapide que possible de la vapeur.
Le conduit ¯3 de jonction des deux vaporisateurs successifs sera, aussi complètement que possible, isolé de l'action thermique du fluide chauffant. D'autre part, les schémas des figures annexées étant donnés à titre d'exemple, on peut évidemment envisager l'utilisation d'un nombre plus élevé de vaporisateurs successifs. De plus encore, la différence de pression, condition essentielle de l'invention, entre les collecteurs supérieurs des vaporisateurs successifs, peut résulter de moyens en principe quelconques, qui peuvent être autres que l'utilisation de simples détendeurs. De même, tel que schématisé à la figure 3, la différence de pression entre les vaporisateurs successifs peut s'établir via le dôme de vapeur ou de toute autre manière d'ailleu rs.
D'autres accessoires peuvent encore être adoptés. Par exemple, on peut intercaler dans le trajet des gaz chauds simultanément ou individuellement, une turbine à gaz ou un réchauffeur d'air. Semblablement, l'air d'alimentation des brûleurs pourra être préchauffé par une disposition' spéciale des carneaux à l'intérieur ou contre la chambre de chauffage.
La chaudière, objet de l'invention, présente, entre autres, les avantages suivants : notamment, une fraction seulement de l'eau en circulation dans les vaporisateurs étant vaporisée et cette eau se @ déplaçant à très grande vitesse, il en résulte que le film de vapeur @ qui tend à se former sur les parois des vaporisateurs, est constamment détruit, ce qui améliore sensiblement la transmission de la chaleur; la circulation de l'eau dans les vaporisateurs étant ascensionnelle, il en résulte que, concurremment avec la grande vitesse préconisée et l'emploi de collecteurs de dégagement successifs de vapeur, on favorise le dégagement rapide et complet de la vapeur.
De plus, les gaz se déplaçant suivant un sens unique et à vitesse pratiquement constante, les pertes de charge eont réduites au minimum et la transmission de chaleur est augmentée. D'autre part, il est possible de réaliser des installations absolument
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compactes, c'est-à-dire donc de faible encombrement et de poids réduit.
REVENDICATIONS.
1.- Chaudière à circuit fermé et forcé, caractérisée par le fait que : elle possède plusieurs vaporisateurs ou groupes de vaporisateurs, reliés en série; que la circulation de l'eau y est ascendante dans les parties chauffées; que ce mouvement ascendant est assuré en maintenant une différence de pression entre les vaporisateurs successifs; qu'une unique pompe de circulation de l'eau est utilisée; qu'enfin, la circulation de l'eau dans les vaporisateurs est un multiple de la production de vapeur.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of an application for a "Steam boiler" PATENT OF INVENTION.
The present invention relates to a closed and forced circuit boiler comprising several vaporizers.
The essential characteristics of the invention are: the vaporizers or groups of vaporizers are linked in a circle; the water circulation is ascending in the heated parts; this upward movement is ensured by maintaining a pressure difference between the successive vaporizers; a single water circulation pump is used and, finally, the water circulation in the vaporizers is a multiple of the vapor production.
On the other hand, all the parts in contact with the heating fluid are vertical or approximately vertical. The circulation of the heating gases takes place at high speed and practically
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constant throughout their journey.
The boiler, object of the invention, makes it possible to produce simple but complete elements which can be easily juxtaposed to one another, in order to form real batteries, the characteristics of which will be directly dependent on the number of coupled elements.
Embodiments are, by way of example, shown diagrammatically in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of a boiler element; the figure shows schematically a variant in the assembly of the constituent parts of a boiler element; FIG. 3 represents a perspective schematic view of the assembly of FIG. 1;
According to FIG. 1, a boiler element can therefore be, in accordance with the invention, produced by two vaporizers 1 and 2, connected in series by one or more unheated coupling ducts.
These vaporizers are in principle formed from vertical or approximately vertical tubes, opening out, on either side, into suitable manifolds. The upper manifolds of the vaporizers 1, and are placed in communication by a pressure reducer 4. The upper manifold of the vaporizer is directly connected to the vapor dome 5, from which the vapor duct 6, profiled and extended so as to be met by the heating fluid before leaving for use.
The circulation of water is completed in the known manner, in particular by adding a heater 7, located at the end of the active circulation of the heating fluid. A single circulation pump and the appropriate conduits ensure closed and forced circulation of the water.
The heating fluid is directed into a room 9, the section of which is established so as to ensure that the heating fluid has a practically constant speed throughout the actual movement of the fluid.
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To obtain regular operation of this boiler element, the water movement must be upward in both vaporizers 1 and 2. For this purpose, the pressure in the upper manifold of vaporizer 1 is higher than that of the vaporizer. upper manifold of vaporizer 3. Thus, the passage of water directly from one upper manifold to the other is impossible. Consequently, the circulation of water takes place in the direction indicated by the arrows, thus achieving a continuous closed circuit.
According to the diagram of FIG. 2, an alternative embodiment is produced by simply reversing the coupling of the two vaporizers.
This arrangement is more rational, due to the fact that the admission of water into the boiler itself is carried out in the cooler part. The other elements and arrangements are identical to those in the diagram in figure 1.
On the basis of these data, a host of embodiments can be produced in which the different accessories can be as numerous as they are varied, depending on the form given to the different elements, their relative position and their number.
FIG. 3 is a diagrammatic perspective view of an execution in accordance with the diagram of FIG. 1. All the elements of the invention are found there with their technical function explained previously.
Of course, the general prescriptions common to all boilers can be applied in this type of boiler.
This is how the conduit ¯6 of the steam outlet will advantageously be brought back into the heating fluid circuit, to constitute an overheater, but so as not to interfere with the calorific efficiency of said heating fluid. The vaporizers will preferably be constituted by vertical or approximately vertical tubular bundles, with the aim of reducing to a minimum the pressure drops, ensuring a maximum speed of movement of the water and an-
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as complete and rapid as possible dragging of the steam.
The duct ¯3 joining the two successive vaporizers will be, as completely as possible, isolated from the thermal action of the heating fluid. On the other hand, the diagrams of the appended figures being given by way of example, it is obviously possible to envisage the use of a greater number of successive vaporizers. Furthermore, the pressure difference, an essential condition of the invention, between the upper manifolds of the successive vaporizers, can result from any means in principle, which can be other than the use of simple regulators. Likewise, as shown diagrammatically in FIG. 3, the pressure difference between the successive vaporizers can be established via the vapor dome or in any other way.
Other accessories can still be adopted. For example, one can insert in the path of the hot gases simultaneously or individually, a gas turbine or an air heater. Likewise, the supply air to the burners could be preheated by a special arrangement of the flues inside or against the heating chamber.
The boiler, object of the invention, has, among others, the following advantages: in particular, only a fraction of the water circulating in the vaporizers being vaporized and this water moving at very high speed, it follows that the film of vapor @ which tends to form on the walls of vaporizers is constantly destroyed, which significantly improves heat transmission; the circulation of the water in the vaporizers being upward, it follows that, concurrently with the recommended high speed and the use of successive vapor release collectors, the rapid and complete release of the vapor is promoted.
In addition, as the gases move in one direction and at almost constant speed, pressure drops are reduced to a minimum and heat transmission is increased. On the other hand, it is possible to realize absolutely
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compact, that is to say therefore of small footprint and reduced weight.
CLAIMS.
1.- Closed and forced circuit boiler, characterized by the fact that: it has several vaporizers or groups of vaporizers, connected in series; that the water circulation is ascending in the heated parts; that this upward movement is ensured by maintaining a pressure difference between the successive vaporizers; that a single water circulation pump is used; that finally, the circulation of water in the vaporizers is a multiple of the vapor production.