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GENERATEUR DE.VAPEUR MULTITUBULAIRE.
La présente invention concerne un générateur de vapeur multitubu- laire.
Il est notoire que dans les chaudières de type moderne le volant thermique fait défaut des raisons techniques et économiques posant une limite aux dimensions des collecteurs. D'autre part, si l'on augmente la contenance des tubes bouilleurs, les variations de la demande de vapeur provoqueraient dans les niveaux des flux et des oscillations tels à ne plus consentir au per- sonnel l'efficacité d'une prompte manoeuvre.
Ajoutons à tout cela que les chaudières dépourvues de pompe de cir- culation ne peuvent pas soutenir les fortes charges spécifiques sans compromet- tre sérieusement la circulation. De fait, la distance des collecteurs, la sec- tion limitée des tubes de descente (tubes de "retour" ou tubes de "circulation"), autant que leur surface éventuellement exposée à la chaleur qui fait fonction de frein au mouvement de convection de l'eau, viennent agir de manière que les tubes bouilleurs, alimentés de manière insuffisante et sous la poussée d'une augmentation de production, font éloigner l'eau qu'ils contiennent de sorte à diminuer la surface d'échauffement et exposent le tube au flux thermique de telle façon qu'il court le risque de surchauffe,.
d'oxydation extérieure, de dépôts salins encroûtants anticipés, et viennent engendrer dans le collecteur des ondoiements et de fortes oscillations de niveau, et enfin des entraînements d'eau par la vapeur.
Le générateur selon la présente invention vient supprimer les sus- dits inconvénients, étant caractérisé substantiellement en ce que les tubes de descente (de "retour".ou de "circulation") sont au moins en partie exposés au flux thermique de la combustion, tandis que la section d'au moins une par- tie de ces tubes est plus grande que celle d'au moins une partie des tubes bouilleurs.
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L'invention sera du reste mieux comprise au cours de la description suivante référée au dessin schématique annexé, donné uniquement à titre illus- tratif.
La figure 1 - montre en élévation un élément de générateur réalisé selon l'invention.
La figure 2 - en est le plan.
Les figures 3 et 4, montrent en plan un élément de générateur selon deux variantes dans la disposition des tubes.
Les figures 5 et 6, montrent, respectivement en élévation et en plan, un élément de générateur à tubes bouilleurs et tubes de descente dispo- sés dans des plans verticaux séparés.
La figure 7 - est une variante de la figure 6.
Les figures 8 et 9, montrent, en élévation et en plan, un élément de générateur de la vapeur à tubes mixtes d'eau et de fumée.
Les figures 10 et 11, montrent, en élévation latérale et frontale, respectivement un élément de générateur à tubes mixtes d'eau et de fumée, et à tubes de descente alignés aux premiers.
Les figures 12 à 18, montrent en plan diverses dispositions des tubes de descente et des tubes bouilleurs.
Les figures 19 et 20, montrent, respectivement en élévation et en plan, et en partie en coupe, un générateur de vapeur complet, réalisé selon l'invention.
Selon les figures 1 et 2, A indique les tubes de descente tandis que B désigne les tubes bouilleurs.
Ces tubes débouchent en haut et en bas dans deux conduites longi- tudinales C, qui engendrent la jonction toute entière par voie hydraulique.
Les tubes bouilleurs atteignent le collecteur à travers les conduites 2, tan- dis que les tubes de descente sont alimentés à travers le tronçon tubulaire 4.
En vue d'augmenter l'efficacité de l'action de la substitution ra- pide de l'eau des tubes bouilleurs par l'eau contenue dans les tubes de des- cente, il est souvent indiqué de proportionner des tubes de façon que le volu- me d'eau des tubes de descente soit au moins analogue au volume d'eau contenu dans les tubes vaporisateurs qui en sont servis (dans l'exemple de la figure 2-, les tubes vaporisateurs ou bouilleurs servis par un tube de descente sont en nombre de six).
Les tubes étant tous alignés et donc au contact des gaz de combustion, il est évident que pour engendrer le flux thermique référé à 1' unité de poids d'eau contenue en vue de réaliser une circulation à convection dans les sens recherchés (descente dans les tubes de descente et montée dans les tubes bouilleurs), il est indispensable que les tubes de descente présen- tent un diamètre plus grand que les tubes bouilleurs, suffisant pour avoir une rapide circulation du liquide.
A la partie droite de la figure 2, les tubes bouilleurs sont es- pacés entre eux (ces tubes se trouvant à la partie gauche en contact suivant une génératrice de sorte à créer une paroi à tubes continus), de manière à permettre la circulation des gaz le long de la surface toute entière.
Dans le cas de la figure 3, (analogue à la figure 2) les tubes bouilleurs B sont disposés en correspondance de la moyenne des tubes d'eau, à la proximité de ceux-ci, mais reculent vers les positions intermédiaires de ces tubes de façon à engendrer une paroi de tubes sensiblement continue dans la partie opposée à la chambre de combustion, pour réaliser un éventuel carneau (deuxième carneau) à section sensiblement constante.
La figure 4 nous montre lés tubes d'eau.! disposés en arrière sur les tubes bouilleurs B de sorte que ceux-ci viennent constituer une pro- tection partielle des premiers et supprimer une partie du flux thermique qui autrement les frapperait à la sortie de la chambre de combustion.
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Dans les figures 5 et 6, les tubes de descente A sont disposés en arrière des tubes bouilleurs B. Les collecteurs d'extrémité C sont séparés et sont reliés entre eux par voie hydraulique au moyen 'des tronçons 6. La figure 6 montre, comme à l'ordinaire, à gauche les tubes bouilleurs en contact ,'(paroi de tubes continue) à droite les tubes espacés l'un de l'autre de manière à permettre la circulation des gaz de combustion.
L'élément illustré à la figure 7, est analogue à celui de la figu- re 6, sauf pour les tubes de descente A qui sont rapprochés le'.long d'une génératrice, de sorte à créer une paroi continue formée par les tubes qui per- met un diaphragme de guidage pour les gaz de combustion.
Selon les figures 8 et 9, les tubes vaporisateurs B sont du genre mixte- tubes d'eau et de fumée - (deux tubes coaxiaux entre lesquels passe l'eau, alors que dans le tube intérieur les gaz chauds passent axialement de façon à créer un deuxième passage des fumées), tandis que les tubes B manquent de contact intérieur. On vient de réaliser de la sorte, ainsi que nous venons de le dire, soit une différence en volwne de l'eau contenue, soit une notable différenciation dans le flux thermique venant frapper les deux types de conduc- teurs (même alors que - ainsi qu'on le voit sur la figure- leur diamètre exté- rieur est identique).
La solution montrée aux figures 10 et 11 est analogue, sauf pour les collecteurs transversaux d'extrémité C, dont l'axe est incident sur celui des tubes A et B, les carneaux intérieurs se prolongeant diamétralement dans les collecteurs jusqu'à déboucher à leur périphérie.
Selon les figures depuis 12 jusqu'à 18, où les parties correspon- dantes aux parties que nous venons de décrire sont désignées par les mêmes si- gnes de repère, nous voyons plusieurs dispositions de tubes de descente A et de tubes bouilleurs B, parmi lesquelles, certains tubes de descente sont dis- posés, au moins en partie, (voir aux figures 12-15 et 18), en dehors du flux thermique de la combustion, soit à l'extérieur de la paroi isolante M du gé- nérateur de vapeur.
Dans la figure 12, les tubes de descente A, prévus à la chambre de combustion, dépassent en section les tubes bouilleurs B, tandis que les tubes de descente A. situés à l'extérieur de la paroi M présentent une section plus petite que les tubes bouilleurs et sont reliés au collecteur transver- sal inférieur E.
Dans la figure 13, on voit par contre que lestubes de descente A, situés dans la chambre de combustion, ont une section plus petite que les tubes bouilleurs B, tandis que celle des tubes de descente A situés à l'extérieur de la paroi M est plus grande.
Dans l'exemple montré à la figure 14, les tubes bouilleurs B pré- sentent une section inférieure à celle des tubes de descente A, situés sur'un plan arrière, tandis que les tubes de descente dispos[s à l'extérieur de la paroi M du générateur, ont une section inférieure à celle des tubes bouilleurs B.
A la figure 15 nous apercevons une première rangée de tubes bouil- leurs B, et une deuxième rangée de tubes de descente A, qui ont une section plus petite.
Les tubes de descente A, disposés à l'extérieur de la paroi M, pré- sentent par contre une section dépassant celle des tubes bouilleurs B.
Selon la disposition montrée à la figure 16,-tous les tubes sont alignés dans la chambre de combustion (au contact d'une génératrice) et les tubes de descente A montrent, en partie une section'plus grande'et, en partie, une section plus petite que les tubes bouilleurs B. La proportion des sections vues à la figure 17 est analogue, sauf pour la disposition en plan, qui pré- voit une première rangée de tubes bouilleurs B qui se trouvent en contact, et une deuxième rangée.de tubes de descente ,!'dont le diamètre est plus grand et plus petit que celui des tubes bouilleurs B.
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A la figure,18, les tubes de descente! ont une section plus gran- de que les tubes bouilleurs B, mais ils sont alignés-en-partie avec ceux-ci - dans la chambre de combustion, et en partie à l'extérieur de la paroi M du g[- n[rateur.
Il va sans dire, que lorsque les tubes de descente sont disposés à la chambre de combustion et qu'ils présentent une section plus petite que les tubes bouilleurs (et dans tous les cas où les tubes de descente sont tra- versés par un flux thermique, référé au volume de l'eau contenue; qui dépasse le flux thermique correspondant des tubes bouilleurs), les tubes de descente seront reliés à la partie inférieure du collecteur, et les tubes bouilleurs à la partie supérieure du collecteur, de sorte que la circulation ne puisse pas s'inverser.
Si, par contre, les tubes de descente présentent une section plus grande que celle des tubes bouilleurs, l'assemblage avec le collecteur du générateur peut être effectué à un même niveau, sans que l'on courre le ris- que d'une inversion de la circulation.,
Dans les figures 19 et 20, nous voyons une chaudière multitubulai- re 'à plan-rectangulaire, formée par'des tubes verticaux, rapprochés le long 'd'une génératrice, de manière à venir constituer les quatre parois délimitant la chambre de combustion Do Les éléments que nous venons de décrire plus haut, sont désignés par les mêmes signes de repère.
Les tubes de descente A, sont alignés avec les tubes bouilleurs B, dont le diamètre est plus petit, de sorte que l'on peut réaliser les caracté- ristiques de circulation de convection recherchées.
La figure 19 montre- à sa partie droite- un exemple de réalisation d'un collecteur E à éléments tubulaires multiples, selon un brevet précédant du même demandeur, qui est pourvu d'un groupe de conduites inférieures à 1' axe incliné 8, ces conduites étant effleurées par les fumées de combustion et assurant de ce fait fonction de tubes bouilleurs auxiliaires sont insérées dans un circuit hydraulique dont fait partie le collecteur E.
Celui-ci est lui-même frappé par les fumées avant que ces derniè- res se'déchargent à travers la'cheminée, F.
A la.partie gauche de la même chaudière, on peut voir le collec- teur à éléments tubulaires E1, analogue à celui de la partie droite, sauf pour ce qui concerne la délimitation à la zone latérale de la chaudière, tandis que la partie centrale est occupée par les tubes longitudinaux G qui consti- tuent l'économisateur (préchauffeur de l'eau). Le collecteur E1, est pourvu d'un écran supérieur, latéral 10 ; quidétermine l'envoi des fumées vers l'écono- misateur G, avant qu'elles ne se déchargent à travers la cheminée.
Le collecteur E, est pourvu- de la manière notoire - de tronçons verticaux 12 servant à l'assemblage des tubes longitudinaux de tête C, de manière à consentir le retour en cycle de l'eau.
En pratique, les détails de réalisation du générateur peuvent toujours varier, sans pour cela sortir du cadre de l'invention et partant du domaine de protection du brevet ci-présent.
Grâce aux éléments selon l'invention on peut réaliser, en substan- ce, les caractéristiques suivantes
1) La circulation de convection de l'eau ne peut pas être inversée du fait que la différence entre les diamètres des tubes de descente et celui des tubes bouilleurs, vient assurer un flux thermique par unité de volume ou poids d'eau, inférieur dans les premiers- quelle que soit leur disposition (même si les tubes de descente sont disposés comme les tubes bouilleurs dans la chambre de combustion)..
2) Une notable réserve thermique, du fait que le volume d'eau des tubes de descente dépasse celui des tubes bouilleurs et est conséquemment susceptible d'intervenir promptement pour substituer l'eau des tubes bouilleurs à chaque augmentation de la demande-de vapeur, et donc, à chaque augmentation de la vitesse de circulation.
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3) La limitation des oscillations du liquide dans le'collecteur du fait d'éviter la formation de régimes peu stables dans les tubes bouilleurs, qui dérivent de la rupture du volume liquide qu'ils contiennent lors de la brusque augmentation de la demande de vapeur.
4) La soudaineté dans la circulation, due à la présence de grandes quantités de liquide de réserve dans les tubes de descente, permet d'augmenter notablement le flux thermique par rapport à celui des générateurs de type connu.
5) L'assurance d'avantages indiscutables au point de vue de la ré- alisation, surtout en ce qui concerne la simplicité de construction, ainsi par exemple la disposition des tubes de descente dans la chambre de combustion et la possibilité d'ancrer l'enveloppe du générateur sur 'les tubes de descente eux-mêmes, dont les dimensions importantes viennent assurer une parfaite sta- bilité de l'enveloppe alors même qu'il y aurait intérêt à placer la chambre de combustion sous pression.
Les exemples que nous venons de citer, font ressortir la possibili- té et les avantages d'une répartition et distribution des tubes bouilleurs et des tubes de descente telles à faciliter de manière maxima l'effet de circula- tion de l'eau et d'éviter en même temps l'inversion et le ralentissement de cette circulation de sorte à pouvoir former des groupes parfaitement homogènes, susceptibles de réaliser, chacun pour soi, une circulation locale.
On obtient enfin, surtout pour les générateurs de grandes dimen- sions, une importante réserve thermique contenue dans les tubes de descente, toujours prête à intervenir pour l'alimentation des tubes bouilleurs et pour affronter les surcharges.
REVENDICATIONS.
1) Générateur de vapeur du genre multitubùlaire, caractérisé en ce que les tubes de descente (tubes de "retour" ou tubes-de "circulation") sont exposés, au moins en partie, au flux thermique de la combustion, tandis que la section de, au moins, une partie de ces tubes vient dépasser, au moins en partie, la section des tubes bouilleurs.