BE440609A - - Google Patents

Description

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  " Installation de production de vapeur surchauffée "; 
La présente invention est relative à une installation de production de vapeur surchauffée comprenant, en plus d'un surchauffeur, un désurchauffeur de la vapeur surchauffée du type à surface dans lequel des parois d'échange de chaleur sont en contact suivant une de leurs faces avec toute la vapeur à refroidir et suivant l'autre face avec une quantité variable de fluide refroidisseur. 



   Contrairement aux installations pourvues d'un désurchauffeur du type à injection d'eau, les installations du genre susdit présentent l'avantage de donner lieu à une vapeur qui ne contient pas de gouttelettes d'eau et qui ne nécessite pas la mise en oeuvre d'un purgeur. 



   Il en existe   notamment   dans lesquelles le désurchauf feur connecté à deux collecteurs constituant respectivement le collecteur de sortie d'une première partie du surchauffeur et le collecteur d'entrée d'une deuxième partie du surchauffeur, est constitué, en prin- 

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 cipe, par des tubes parcourus par la vapeur surchauffée à refroidir et plongeant en partie dans de l'eau qui doit être maintenue à un niveau en rapport avec le degré de refroidissement désiré. Ces installations présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir être adaptées rapidement à des variations brusques du degré de refroidissement rendues désirables par des variations brusques de la quantité de vapeur produite. 



   De plus, de même que les installations comprenant un désurchauffeur du type à surface parcouru par une fraction réglable de la vapeur à refroidir, elles présentent l'inconvénient   d'être   relativement coûteuses, de nécessiter des tuyauteries de raccordement de vapeur importantes et de donner lieu à une perte assez importante de chaleur par rayonnement vers l'extérieur de toute la partie de l'installation comprise entre les deux collecteurs. 



   La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. 



   A cet effet ?dans l'installation suivant l'invention, des tubes traversés en proportion réglable par le fluide refroidisseur sont disposés dans au moins un des collecteurs de vapeur surchauffée du surchauffeur. 



   Grâce à cette installation, on peut facilement et rapidement faire varier le degré de refroidissement de la vapeur en fonction des variations de régime de la   châudière.   De plus, le désurchauffeur in-   corporé   au collecteur susdit est relativement beaucoup moins coûteux qu'un désurchauffeur interposé entre deux collecteurs et il ne donne pas lieu à une surface additionnelle de rayonnement vers l'extérieur. 

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   En vue de faciliter le réglage du degré de refroidis- sement de la vapeur surchauffée, les tubes susdits sont divisés en plusieurs groupes à chacun desquels correspond un organe de réglage de la quantité de fluide refroidisseur qui les traverse. 



   Suivant une forme de réalisation préférée, les tubes susdits sont ménagés dans un seul des collecteurs de vapeur surchauffée du surchauffeur. 



   Dans le cas où le désurchauffeur est interposé entre deux parties du surchauffeur, les tubes susdits sont ménagés dans un collecteur de vapeur unique auquel aboutissent les tubes de vapeur des deux parties   @     @   du surchauffeur. 



   Cette forme de réalisation, qui est avantageusement utilisée pour toute nouvelle installation et qui pré- sente l'avantage d'être plus économique que celle à deux collecteurs entre les deux parties du surchauffeur, ermet la circulation de la vapeur dans des plans perpen-   diculaires   à l'axe du collecteur, évite de la sorte de grandes vitesses axiales dans celui-ci ainsi qu'une répartition inégale de la vapeur dans les tubes aboutis- sant dans ce collecteur et assure un refroidissement homogène de toute la vapeur. 



   Suivant une forme de réalisation avantageuse, dans le cas où les tubes amenant la vapeur surchauffée dans en même temps le collecteur du surchauffeur faisant/partie du désur- chauffeur et ceux l'évacuant aboutissent côte à côte dans ce collecteur, celui-ci contient une cloison dont un bord est en contact avec le collecteur entre les tubes d'amenée et les tubes d'évacuation de la vapeur de façon à obliger celle -ci à contourner cette cloison par son bord opposé pour passer d'une série de tubes de vapeur à l'autre. 

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   D'autres particularités et détails de l'invention. apparaîtront au cours de la decriotion des dessins annexés au présent   mémoire,   qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation d'une installation suivant l'invention. 



   La figure 1 est un schéma de circulation de l'eau, de la vapeur et des gaz dans une partie d'une installation suivant l'invention. 



   La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 3 dans le désurchauffeur de l'installation suivant la figure 1. 



   La figure 3 est une coupe longitudinale suivant la ligne III-III de la figure 2. 



   La figure 4 est une vue en perspective du couvercle d'une des extrémités du désurchauffeur et des tuyaux qui traversent ce couvercle. 



   Les figures 5,6 et 7 sont des coupes longitudinales respectivement suivant les lignes V-V, VI-VI et   VII-VII   de la figure 2. 



   La figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 3, dans l'hypothèse où les tubes du désurchauffeur sont enlevés. 



   Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent deséléments identiques. 



   L'installation de production de vapeur surchauffée représentée à la figure 1 comprend un foyer 2 dont les gaz qui suivent le trajet indiqué par la flèche en traits interrompus chauffent des tubes bouilleurs 3, 4 et 5 formant avec des ballons 6, 7 et 8 la chaudière proprement dite , La vapeur accumulée dans le ballon 8 est conduite par des tubes 9 dans un collecteur 10 servant de collecteur d'entrée à une partie 11 d'un surchauffeur à laquelle ce collecteur est connecté par 

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 des tubes 12. Cette partie 11 est connectée par des tubes 13 à un collecteur 14 qui est lui-même connecté par des tubes 15 à une deuxième partie 16 du surchauf- feur. Cette dernière partie est en communication par des tubes 17 avec un collecteur 18 d'où la vapeur est conduite vers son lieu d'utilisation par une conduite 
19. 



   Le collecteur 14 auquel aboutissent les tubes de va- peur 13 et 15 des deux parties 11 et 16 du   surchauffour   est réalisé de façon à servir de désurchauffeur pour la vapeur qui a déjà été surchauffée dans la partie 11. 



   Ce collecteur 14 comprend des tubes 20 dans lesquels circule de l'eau amenée aux deux extrémités du collec- teur en quantité réglable par des tuyaux 21, 22 et 23 et évacuée de la même façon par des tuyaux 24, 25 et 26 dans le ballon 7. Les tuyaux 21, 22 et   33 dont   le débit total ne doit être qu'une faible fraction du dé- bit total de la chaudière, aboutissent à une conduite 
27 servant à l'alimentation d'un économiseur 28 et raccordée à la conduite de refoulement 30 des pompes assurant l'alimentation de toutes les chaudières d'une batterie. 29 est une vanne de sectionnement de la chau- dière représentée, 36 est une vanne de réglage automa- tique ou à la main de l'alimentation de cette chaudière. 



  46 sont des clapets de retenue /47 est un régulateur de la pression de l'eau d'alimen- tation en fonction de la pression de la chaudière. 



   Les tuyaux 21, 22 et 23 sont pourvus d'un robinet dési- gné respectivement par 31, 32 et 33 permettant de ré- gler la quantité d'eau passant dans chacun des tuyaux 
21, 22 et 23. 



   La figure 1 représente également un réchauffeur d'air comburant 34 servant à récupérer une partie de la chaleur contenue dans les gaz du foyer après qu'ils 

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 ont servi à chauffer l'économiseur   -lE.   



   La vapeur surchauffée introduite dans le collecteur 14 par les tubes 13 est obligée de contourner une cloison 35 avant d'être évacuée par les tubes 15. Cette cloison 35 ainsi que les tubes 20 sont représentés avec plus de détails aux figures 2 à 8. 



   A la figure 2, on voit que les tubes   13   amenant la vapeur et les tubes 15 qui l'évacuent aboutissent côte à côte dans le collecteur 14. La cloison 35 a un bord 36 en contact avec le collecteur entre les tubes 13 et 15, ce qui oblige la vapeur à contourner cette cloison par le bord opposé. Afin de faciliter la fixation de la cloison dans le collecteur, on lui a donné une largeur égale au diamètre intérieur du collecteur mais on a ménagé des ouvertures de passage de vapeur 37 le long du bord opposé au bord 36. 



   Grâce à cette disposition, toute la vapeur est étalée en une large nappe dont tous les filets décrivent des trajets en parallèle en passant des tubes 13 aux tubes 15 et aucune modification n'est   apportée   dans la répartition de la vapeur entre les différents tubes du surchauffeur. De plus, la vitesse de la vapeur dans le collecteur 14 est très petite . La surface d'échange de chaleur avec l'extérieur n'étant pas augmentée par l'incorporation des tubes 20 au collecteur 14, l'échange de chaleur est diminué par rapport au cas où le désurchauffeur est prévu à l'extérieur de la chaudière entre le collecteur de sortie de la première partie du surchauffeur et le collecteur d'entrée de la deuxième partie du surchauffeur. 



   Pour augmenter la surface d'échange de chaleur entre la vapeur et l'eau sans augmenter le nombrede tuyaux pénétrant dans le collecteur par les extrémités 

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 de celui-ci, on a fait correspondre chaque tuyau d'amenée ou d'évacuation d'eau avec deux couches de tu- bes dans le collecteur. 



   A la figure 2, on voit que les tubes 20 ont été ré- partis en six couches malgré que les tuyaux 21 à 23 de la figure 1 qui y amènent l'eau réfrigérante et que les tuyaux 24 à 26 qui évacuent cette eau ne soient qu'eu nombre de trois. 



   Les tuyaux 21, 22 et 23 passent à travers un couver- cle 38 et se bifurquent chacun à l'intérieur du collec- teur 14 en deux branches , Celles correspondant au tuyau 21 sont désignées par 21' et 21", celles corresau tuyau 22 par 22' et 22" et celles correspondant pondant/au tuyau 23 par 23' et 23". D'une façon sem- blable, les tuyaux dtévacuation de l'eau 24, 25 et 26 traversent le couvercle 38 et se bifurquent en deux branches désignées respectivement par 24' et 24" par 25' et 25" et par 26' et 26". 



   La branche d'entrée de l'eau 21' est en communica- tion avec la branche de sortie 24' par un serpentin formé de quatre tubes 20 (figures 2 et 5). De même,. la branche d'entrée 21" est connectée à la branche de sortie 24" par un serpentin formé de six tubes 20 (fi- gures 2 et 6) et la branche d'entrée 22' est connectée à la branche de sortie 25' par un serpentin formé de huit tubes 20 (figures 2 et   7).   Enfin, les branches d'entrée 22", 23' et 23" sont connectées aux branches de sortie 25", 26' et 26" par des serpentins formés respectivement de huit, six et quatre tubes, 
Lors du montage du désurchauffeur, après avoir fait passer les tuyaux 21 à 26 à travers le couvercle 38, on assemble à ces tuyaux, par exemple, par soudure, des pièces qui se bifurquent en deux branches et en- suite on soude les serpentins à ces branches.

   A ce mo- 

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 ment, on glisse la cloison 35 entre les coudes des serpentins de façon que la moitié des tubes 20 se trouve de chaque côté de la cloison. Puis, on glisse dans des trous préalablement ménagés dans cette cloison des supports 40 (figures 2 et 3) pour les tubes   20.   



  Ces supports traversent librement la cloison 35 et ont une longueur telle qu'ils s'étendent de part et d'autre de celle-ci jusque contre la paroi interne du collecteur lorsque l'ensemble des tubes   20   est introduit dans celui-ci. 



   Comme on peut s'en rendre compte à la figure 3, les supports voisins 40 qui   correspondent   à des tubes de deux couches adjacentes sont dans des plans perpendiculaires à l'axe de ces tubes qui sont différents. 



  Ces plans différents sont suffisamment écartés l'un de l'autre pour que l'élasticité des tubes permette à ceux-ci de fléchir légèrement d'un support à l'autre en cas de nécessité due à une   surépaisseur   des tubes ou à une petite défectuosité de l'emplacement des supports. 



   Pour que les tubes 20 puissent se dilater librement, ils ne sont fixés longitudinalement par rapport au collecteur 14 que par une extrémité. En outre, pour   faci-   liter le montage, il a été prévu de monter une série de serpentins dans chaque couvercle d'extrémité du collecteur. En d'autres termes, celui-ci comprend bout à bout deux ensembles de serpentins fixés chacun par rapport à un couvercle d'extrémité. A la figure 3, on voit en 41 les coudes adjacents des deux ensembles de serpentins. Cet endroit 41 se trouve au milieu de la longueur du collecteur 14. Les cloisons 35 qui se terminent avant les coudes des serpentins ne peuvent donc empêcher la vapeur de passer directement des tubes 

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 13 aux tubes 15 qui aboutissent dans le collecteur en face de l'endroit 41.

   Pour empêcher ce passage direct, une des deux cloisons 35 a été prolongée en 42 entre les coudes en question et la partie de la face intérieu- re du collecteur comprise entre les tubes 13 et 15. 



  En outre, le prolongement 42 a été pourvu d'une plaque déflectrice 43 (figures 3 et 8) qui oblige la vapeur à lécher les coudes des serpentins sur toute leur lon- gueur en passant des tubes 15 aux tubes 15. 



   Pour éviter en outre que la vapeur puisse passer di- rectement des tubes 13 aux tubes 15 aux deux extrémités des cloisons 35 voisines des couvercles 38, on a prévu de disposer ces cloisons   jusque en   44 (figure 3) au de- là de la partie du collecteur dans laquelle aboutissent les tubes de vapeur 13 et 15, sur une longueur supérieu- re au diamètre intérieur du collecteur. 



   Etant donné que les tubes 21 à 26 qui traversent les parois des couvercles du collecteur 14 peuvent ê- tre soumis à des températures très différentes suivant admise, la quantité de fluide refroidisseur chaque couvercle 38 peut être soumis à des variations importantes de température si des dispositions parttcu- lières ne sont pas prises pour réduire la transmission de chaleur des couvercles 38 aux tubes 21 à 26. Les dispositions prises dans ce but consistent à réduire la surface de contact entre les couvercles et la partie des tubes qui traversent ceux-ci tout en assu- rant une étanchéité convenable du collecteur. A cet effet, les tubes 21 à 26 sont soudés aux couvercles 38 en 47 près de la face intérieure 48 de ceux-ci seu- lement. De plus, un évidement 49 est prévu dans les couvercles autour de chaque tube.

   La soudure des tubes vers l'intérieur des couvercles assure l'étanchéité 

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 du collecteur tandis que l'air contenu dans les évidements constitue un bon calorifuge. Pour empêcher que des efforts exercés latéralement sur les tubes 21 à. 



  26 à l'extérieur du collecteur 14 puissent être supportés par la soudure 47, chaque évidement 49 est rétréci vers l'extérieur du collecteur de façon que la paroi de celui-ci vienne en contact avec le tube correspondant en 50 près de la face extérieure 51 du couvercle. 



   Dans la forme de réalisation qui vient d'être décrite, le fluide refroidisseur qui traverse les tubes 20 en proportion réglable est constitué par de l'eau. Ce fluide refroidisseur ne doit cependant pas nécessairement être un liquide pour permettre la réalisation de l'invention. On peut, par exemple, utiliser également en pratique de la vapeur saturée prélevée dans un des ballons de la chaudière et refoulée dans les tubes 21, 22 et 23 par une pompe. On peut facilement faire varier le débit de cette pompe, soit en réglant la vitesse de celle-ci, soit en étranglant le circuit de la vapeur. 



   Dans la forme de réalisation représentée aux dessins et décrite ci-dessus, les tubes 20 sont disposés dans un collecteur unique disposé entre les deux parties 11 et 16 du surchauffeur. Cette forme de réalisation est évidement préférable à celle dans laquelle on utiliserait deux collecteurs de vapeur surchauffée entre deux parties du surchauffeur, Dans le cas où l'invention serait appliquée en vue de modifier une installation existante comprenant un désurchauffeur du type à surface ou du type à   injection     d'eau   entre deux collecteurs de vapeur surchauffée placés respectivement à la sortie d'une première partie du surchauffeur et à l'entrée d'une deuxième partie du surchauffeur,

   il suffirait 

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 de disposer les tubes réfrigérants dans un seul de ces collecteurs après y avoir apporté éventuellement les modifications nécessaires. Mais, en principe, l'inven- tion pourrait également être réalisée en disposant ces tubes dans les deux collecteurs. 



   L'invention est également applicable au cas où. le dé- surchauffeur, au lieu d'être prévu entre deux parties du surchauffeur, est prévu à la sortie de celui-ci. 



  Dans ce cas, les tubes 20 sont disposés dans le collec- teur de vapeur surchauffée existant à la sortie du surchauffeur,
L'invention peut être réalisée quelle que soit la façon dont les tubes de vapeur sont fixés au collecteur, quelle que soit la forme de celui-ci et des tubes, que le collecteur soit pourvu ou non de trous de visite. 



   Si les tubes amenant la vapeur surchauffée au collec- teur et ceux l'évacuant aboutissaient dans le collec- teur suivant deux parties diamétralement opposées de celui-ci au lieu d'aboutir côte à côte, la cloison 35 ne serait pas nécessaire pour obliger la vapeur à lé- cher tous les tubes réfrigérants. 



   Il va de soi que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme de réalisation représentée ou à   celles auxquelles   il a été fait allusion ci-dessus et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans la réalisation de l'invention pourvu que ces modifications he soient pas en contradiction avec chacune des revendications ci-des- sous. 



   REVENDICATIONS.. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1. Installation de production de vapeur surchauffée comprenant, en plus d'un surchauffeur , un désurchauf- <Desc/Clms Page number 12> feur de la vapeur surchauffée du type surface dans lequel des parois d'échange de chaleur sont en contact suivant une de leurs faces avec toute la vapeur à refroidir et suivant l'autre face avec une quantité va- riable de fluide refroidisseur, caractérisée O en ce que des tubes traversés en proportion réglable par le fluide refroidisseur sont disposés dans au moins un des collecteurs de vapeur surchauffée du surchauffeur.

   2. Installation suivant la revendication 1, c a r a c- t é r i s é e e en ce que les tubes susdits sont divisés en plusieurs groupes à chacun desquels correspond un organe de réglage dé la quantité de fluide refroidisseur qui les traverse.

   3. Installation suivant l'une ou l'autre des revendi- cations précédentes, caractérisée e en ce que les tubes susdits sont ménagés dans un seul des collecteurs de va,peur surchauffée du surchauffeur.

   4. Installation suivant la. revendication 3, c a r a c- t é r i s é e en ce que dans le cas où le désurchauf- feur est interposé entre deux parties du surchauffeur, les tubes susdits sont ménagés dans un collecteur de vapeur unique auquel. aboutissent les tubes de vapeur des deux parties susdites du surchauffeur.

   5. Installation suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 3 ou 4, caractérisée e en ce que, dans le cas où les tubes amenant la vapeur surchauffée dans le collecteur du surchauffeur faisant partie du désurchauffeur et ceux l'évacuant aboutissent côte à côte dans ce collecteur, celui-ci contient une cloison dont un bord est en contact avec le collecteur entre les tubes d'amenée et les tubes d'évacuation de la vapeur de façon à obliger celle-ci à contourner cette cloison par son bord opposé pour passer d'une série de tubes de vapeur à <Desc/Clms Page number 13> l'autre.

   6. Installation suivant la revendication 5, c a - r a c t é r i s é e en ce que la cloison susdite s'é- tend vers les extrémités du collecteur au delà de la partie de celui-ci dans laquelle aboutissent les tubes de vapeur, sur une longueur supérieure au diamètre intérieur du collecteur.

   7. Installation suivant l'une ou l'autre des revendi.cations 5 ou 6, caractérisée en ce que la cloison susdite porte des supports des tubes parcourus par le fluide refroidisseur.

   8. Installation suivant la revendication 7, c a r a c- t é r i s é e e en ce que chacun des supports susdits traverse la cloison susdite.

   9. Installation suivant la revendication 8, c a r a c- t é r i s é e en ce que chacuh des supports susdits traverse librement la cloison susdite et s'étend de part et d'autre de celle-ci jusque contre la paroi interne du collecteur.

   10. Installation suivant l'une ou l'autre des revendi- EMI13.1 cations '7 9, c à r a c t é r i s é e en ce que les supports voisins des tubes de deux couches adjacentes sont dans des plans perpendiculaires à l'axe des tubes suffisamment écartés l'un de l'autre pour que l'élasticité des tubes permette à ceux-ci de fléchir légèrement d'un support à l'autre en cas de nécessité due à une surépaisseur des tubes ou à une petite défectuosité de l'emplacement des supports.

   11. Installation suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisée e en ce. que les tubes parcourus par le fluide refroidisseur forment des serpentins dont les deux branches d'extrémité passent à travers un couvercle monté à une extrémité du @ <Desc/Clms Page number 14> collecteur susdit.

   12. Installation suivant la revendication 11, c a - r a c t é r i s é e en ce que des tubes enroulés en serpentin sont montés dans chacun des couvercles prévus aux deux extrémités du collecteur.

   13. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 11 ou 12, car a c t é r i s é e en ce que plusieurs serpentins adjacents sont reliés à une branche d'extrémité commune passant à travers un couvercle.

   14. Installation suivant les revendications 4 et 12, c a r a c t é r i s é e en ce qu'une plaque déflectrice est prévue entre les tubes de vapeur et les coudes des serpentins situés au milieu du collecteur de façon à obliger la vapeur à lécher ces coudes sur toute leur longueur en passant des tubes amenant la vapeur à ceux l'évacuant malgré que les cloisons susdites soient arrêtées à l'intérieur de ces coudes.

   15. Installation suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, caractérisée e en ce que les tubes parcourus par le fluide refroidisseur sont isolés thermiquement de la paroi du collecteur qu'ils traversent.

   16. Installation suivant la revendication 15, c a r a c t é r i s é e en ce que les tubes susdits sont soudés à la dite parci près de la face intérieure de celle-ci seulement et sont entourés d'un joint d'air sur la majeure partie de l'épaisseur de cette paroi rar suite de la présence d'un évidement dans celle-ci autour de chaque tube.

   17. Installation suivant la revendication 16, c a - r a c t é r i s é e e en ce que la paroi du collecteur est en contact avec chaque tube qui la traverse près de sa face extérieure. <Desc/Clms Page number 15>

   18. Installation suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisée e en ce que les tubes parcourus par le fluide refroidisseur sont connectés, d'une part, à la conduite de refoulement de la pompe assurant l'alimentation de la chaudière et, d'autre part, à la chaudière.

   19. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que les tubes parcourus par le fluide refroidisseur,sont traversés par de la vapeur saturée envoyée dans ces tubes par circulation forcée.

   20. Installation telle que décrite ci-dessus ou représentée aux dessins ci-annexés.