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La présente invention a pour objet un nouveau procédé permettant de produire de la vapeur, utilisable pour actionner des moteurs ou dans toutes autres applica- tions industrielles ; permet de produire, avec une installation de dimensions extrêmement réduites, de grandes quantités de vapeur, pour faire fonctionner des moteurs à grande puissance. Le présent procédé se montre tout spécialement intéressant pour alimenter les machines à vapeur des navires, car il permet de réaliser une extraordinaire économie de place, comparativement aux chaudières à vapeur classiques.
Actuellement, on emploie en général, pour la production de force motrice, de la vapeur d'eau des gén- rateurs de vapeur multitubulaires, car les anciennes chaudières à vapeur de grandes dimensions et renfermant une grande masse d'eau servent uniquement dans les cas où il est nécessaire de procéder à des extractions brusques et importantes de vapeur d'eau, pour des réactions bien déterminées, ou pour certaines applications industrielles.
Dans la production de force motrice au moyen de la vapeur d'eau, la turbine à vapeur constitue une solution très intéressante car elle est peu encombrante, son fonctionnement est simple et elle s'entretient facilement, mais pour ce qui concerne les générateurs à vapeur, et bien que l'on dispose actuellement de modèles multitubulaires à grands rendements, l'espace occupé par ces générateurs de vapeur est très important dans le cas de grandes unités destinées à alimenter des turbines de grande puissance, et la place occupée par lesdits générateurs est considérable, comparativement à 'celle
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qu'occupent les turbines à vapeur.
La présente invention a pour objet un nouveau dispositif et un nouveau procédé de production de vapeur d'eau, destinée à produire de la force motrice, caractérisés par ce fait que l'espace occupé par le générateur de vapeur est extraordinairement réduit en comparaison de l'espace qu'occupent les générateurs actuels ; représente une grande diminution du prix du générateur et, particulièrement, une grande économie d'espace nécessaire pour lesdits générateurs.
Le procédé consiste, pour l'essentiel, à brûler un combustible liquide ou gazeux dans une chambre métal- lique fermée ; ce but, on injecte sous pression dans cette chambre, non seulement le combustible, mais aussi l'air nécessaire pour la combustion. Il se forme ainsi une flamme très puissante qui s'étend dans cette.même chambre ou dans une autre chambre contiguë, et c'est dans cette flamme ou dans le courant de gaz de combustion que l'on injecte de l'eau pulvérisée ou finement divisée.
Lorsque cette eau arrive au contact des gaz de combustion, elle se vaporise instantanément avec'production d'une grande quantité de vapeur d'eau, qui reste mélangée aux gaz de combustion, mais la vapeur d'eau se trouve en quantité prédominante de telle manière qu'elle peut être pratiquement utilisable dans les moteurs à vapeur et dans certaines applications industrielles. Il est préférable de donner à l'installation propre à l'application du présent procédé une disposition telle que la chambre de combustion soit fermée à l'une de ses extrémités et qu'elle communique par l'autre extrémité avec une autre chambre dans laquelle se fait l'injection de l'eau.
Cette chambre d'injection d'eau peut être constituée par un simple tube ou cylindre mé-
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tallique de diamètre convenable ; flamme et les gaz de combustion entrent en un point voisin d'une de ces extrémités, et l'injection d'eau pulvérisée se fait en un autre point voisin de l'extrémité opposée. La vapeur produite de cette façon, mélangée aux gaz de combustion, sort par l'une des extrémités de cette chambre tubulaire et elle se dirige ensuite vers les moteurs ou les appareils d'utilisation. On trouvera sur le plan ci-joint une représentation schématique d'une forme de réalisation appropriée du générateur de vapeur convenant pour mettre en application le présent procédé.
Ce générateur se compose d'une chambre de combustion 1 dans laquelle brûle le combustible, et une chambre de vaporisation 2 dans laquelle on injecte l'eau dans la flamme ou les gaz de combustion.
La chambre de combustion 1 est complètement fermée, à l'exception de l'extrémité 3 par laquelle elle communique avec la chambre de vaporisation 2 ; chambre de vaporisation est constituée par un simple tube ou cylindre métallique vertical, de diamètre en rapport avec la quantité de vapeur à produire ; communique par l'ouverture 3 avec la chambre de combustion 1 et reçoit, par un ou plusieurs tubes 4, l'eau nécessaire pour la production de la vapeur.
On s'arrangera, de préférence, pour que la vapeur produite sorte par l'extrémité 5 du tube 2 qui forme la chambre de vaporisation ; de cette extrémité, on a prévu une sortie 6 que l'on a munie d'une ou plusieurs soupapes de sûreté, de préférence de grande section, de manière que cette section soit à peu près la même que celle de l'orifice de sortie 5.
La chambre de combustion 1 est fermée à l'une de ses extrémités, et est munie à cette même extrémité d'un injecteur ou brûleur 7 de construction appropriée,
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qui sert à injecter sous pression, non seulement le.combustible, mais encore l'air nécessaire à la combustion.
La combustion se développe à l'intérieur de la chambre 1 et les gaz passent par l'ouverture'3 et entrent dans la chambre de vaporisation 2. Dans l'intérieur de cette chambre de vaporisation on a disposé un ou plusieurs pul- érisateurs ou diffuseurs 8 qui permettent d'injecter l'eau sous pression ; eau, en entrant en contact avec la flamme ou les gaz de combustion, se vaporise instantanément, et le mélange de vapeur et de gaz brûlés sort par l'ouverture supérieure 5. On dispose, de préférence à la partie inférieure de cette chambre de vaporisation, un petit orifice de purge 9 permettant d'extraire les sels et autres produits qui se déposent quand se produit l'évaporation de l'eau.
La chambre de combustion 1 est de préférence garnie d'un revêtement réfractaire intérieur 10 et elle est de plus refroidie extérieurement par une circulation d'eau 11. On peut se servir de l'eau qui circule à l'extérieur de la chambre de combustion pour l'injecter par les pulvérisateurs 8, ce qui facilite la vaporisation.
Le présent procédé permet d'obtenir une production de vapeur vraiment instantanée et en quantités très grandes par rapport au volume du générateur ; permet, avec un générateur ou un groupe de générateurs de dimen- . sions très réduites, d'actionner, grâce à ce procédé, des moteurs à vapeur de grande puissance du genre de ceux que l'on rencontre dans les navires ou dans les grandes installations industrielles.
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The subject of the present invention is a new process making it possible to produce steam, which can be used to drive motors or in all other industrial applications; makes it possible to produce, with an installation of extremely small dimensions, large quantities of steam, to operate high-power engines. The present process is particularly advantageous for supplying the steam engines of ships, since it makes it possible to achieve an extraordinary saving of space, compared with conventional steam boilers.
At present, steam is generally used for the production of motive power from multitubular steam generators, since the old steam boilers of large dimensions and containing a large mass of water are used only in cases where it is necessary to carry out sudden and significant extractions of water vapor, for well-defined reactions, or for certain industrial applications.
In the production of motive power by means of water vapor, the steam turbine is a very interesting solution because it is compact, its operation is simple and it is easy to maintain, but with regard to steam generators , and although we currently have high efficiency multitubular models, the space occupied by these steam generators is very important in the case of large units intended to supply high power turbines, and the space occupied by said generators is considerable, compared to that
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occupied by steam turbines.
The present invention relates to a new device and a new method for producing water vapor, intended to produce motive force, characterized in that the space occupied by the steam generator is extraordinarily small compared to the space occupied by current generators; represents a great reduction in the cost of the generator and, in particular, a great saving in space required for said generators.
The process essentially consists of burning a liquid or gaseous fuel in a closed metal chamber; For this purpose, not only the fuel, but also the air necessary for combustion, is injected under pressure into this chamber. A very powerful flame is thus formed which extends in this same chamber or in another contiguous chamber, and it is in this flame or in the stream of combustion gas that sprayed water is injected or finely divided.
When this water comes into contact with the combustion gases, it vaporizes instantly with the production of a large quantity of water vapor, which remains mixed with the combustion gases, but the water vapor is found in a predominant quantity of such so that it can be practically usable in steam engines and in some industrial applications. It is preferable to give the installation specific to the application of the present method an arrangement such that the combustion chamber is closed at one of its ends and that it communicates through the other end with another chamber in which the water is injected.
This water injection chamber can consist of a simple tube or cylinder.
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metal of suitable diameter; flame and combustion gases enter at a point close to one of these ends, and the injection of sprayed water takes place at another point close to the opposite end. The steam produced in this way, mixed with the combustion gases, leaves through one of the ends of this tubular chamber and it then goes to the engines or the devices of use. The accompanying drawing is a schematic representation of a suitable embodiment of the steam generator suitable for carrying out the present method.
This generator consists of a combustion chamber 1 in which the fuel burns, and a vaporization chamber 2 in which water is injected into the flame or the combustion gases.
The combustion chamber 1 is completely closed, except for the end 3 through which it communicates with the vaporization chamber 2; vaporization chamber consists of a simple vertical metal tube or cylinder, of diameter in relation to the quantity of vapor to be produced; communicates through the opening 3 with the combustion chamber 1 and receives, through one or more tubes 4, the water necessary for the production of steam.
Arrangements will preferably be made for the vapor produced to exit through the end 5 of the tube 2 which forms the vaporization chamber; at this end, an outlet 6 is provided which has been fitted with one or more safety valves, preferably of large section, so that this section is approximately the same as that of the outlet orifice 5.
The combustion chamber 1 is closed at one of its ends, and is provided at this same end with an injector or burner 7 of suitable construction,
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which is used to inject under pressure, not only the fuel, but also the air necessary for combustion.
Combustion develops inside the chamber 1 and the gases pass through the opening '3 and enter the vaporization chamber 2. In the interior of this vaporization chamber one or more atomizers or diffusers 8 which allow water to be injected under pressure; water, on coming into contact with the flame or the combustion gases, vaporizes instantly, and the mixture of vapor and burnt gases leaves through the upper opening 5. It is preferably placed in the lower part of this vaporization chamber , a small purge orifice 9 for extracting the salts and other products which are deposited when the water evaporates.
The combustion chamber 1 is preferably lined with an internal refractory lining 10 and it is further cooled externally by a circulation of water 11. It is possible to use the water which circulates outside the combustion chamber. to inject it by the sprayers 8, which facilitates the vaporization.
The present process makes it possible to obtain a truly instantaneous production of steam and in very large quantities compared to the volume of the generator; allows, with one generator or group of generators of dimen-. very small sions, to operate, thanks to this process, steam engines of great power of the kind found in ships or in large industrial installations.
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