<Desc/Clms Page number 1>
Le fluide chaud, qui sort d'un réacteur nucléaire et dont on veut utiliser l'énergie, présente, à l'inverse des gaz utilisés dans les chaudières ordinaires, la parti- cularité d'être propre et de ne pas laisser de dépôts.
La présente invention a pour objet une chaudière légère, spécialement étudiée pour obtenir de la vapeur à l'aide de ce fluide chaud.
Selon l'invention, la chaudière se présente sous forme d'un conduit-enveloppe cylindrique, de section circulaire, polygonale ou autre, parcouru par le fluide
<Desc/Clms Page number 2>
chaud, et sa particularité consiste en ce que les différents organes constituant la chaudière proprement dite,à savoir, l'ensemble des tubes d'eau, l'économiseur, etc... placés à l'intérieur du conduit, sont conçus de façon à présenter un axe de symétrie qui coïncide avec l'axe du conduit cylindrique. Tous ces organes sont établis de façon à avoir une disposition rayonnante autour de l'axe de symétrie, en sorte qu'ils peuvent chacun se décomposer en secteurs de construction identique.
Il en résulte que la fabrication de ces secteurs peut être entreprise en série à l'usine, comme des éléments pré-fabriqués, et que l'édification de la chaudière complète sur le chantier ne nécessite plus qu'un minimum de soudures. D'autre part, la construction symétrique et rayonnante des divers organes à l'intérieur de l'enveloppe assure un minimum de perte de charge dans le trajet du fluide chauffant qui passe à travers les dits organes, lesquels sont, en plus, conçus de façon que l'eau et la vapeur qui s'y forment ne soient soumis également qu'à un minimum de perte de charge au cours de leur circu- lation dans l'appareil.
D'autres particularités de la chaudière, objet de l'invention, apparaîtront au cours de la description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple.
La fig. 1 représente schématiquement en élévation la chaudière objet de l'invention.
La fig. 2 est une coupe schématique par II-II de la fig. 1, montrant en plan la partie supérieure de la chaudière proprement dite.
' La fig. 3 est une vue en perspective, à plus
<Desc/Clms Page number 3>
grande échelle, montrant la liaison d'un tube d'eau avec un sous-collecteur.
La fig. 4 représente en élévation laliaison des sous-collecteurs avec un des collecteurs.
La fig. 5 représente, à plus grande échelle, et en coupe transversale, une portion des tubes d'eau avec noyaux intermédiaires entre les tubes d'eau.
Comme on le voit fig. l, l'ensemble de la chaudière est disposé dans un conduit a, ou enveloppe, de forme cylindrique et d'épaisseur suffisante pour résister à la pression du fluide chaude La section de l'enveloppe a peut être circulaire, ovale, ou même polygonale. Dans l'exemple représenté la section est circulaire, l'axe est vertical et le fluide chaud, sortant du réacteur nucléaire, circule de bas en haut, dans le sens de la flèche A.
L'ensemble de la chaudière est constitué par : les groupes de tubes d'eau, et les organes accessoires : économiseur et surchauffeur, qui sont suspendus par tout moyen convenable à l'intérieur du conduit a . En allant de haut en bas, on trouve d'abord l'économiseur b ; l'ensemble de tubes d'eau c d'une première chaudière à basse pression, schématiquement représentée fig. 1 par deux traits en diagonales ; l'ensemble de tubes d'eau ± d'une chaudière à haute pression ; enfin, le surchauffeur f schématiquement représenté. La chaudière à basse pression c a la même cons- truction que la chaudière à haute pression d, et cette dernière a seule été représentée plus complètement sur la fige 1.
Des tôles déflectrices a1, prévues sur la périphérie interne de l'enveloppe, orientent le fluide A vers les organes- qu'il doit traverser.
<Desc/Clms Page number 4>
Conformément à la particularité qui fait l'objet de l'invention, l'économiseur b, aussi bien que les deux chaudières , d, sont construits de façon à présenter un axe central de symétrie qui coïncide avec l'axe de l'enveloppe a ,et les différents tubes de ces organes, parallèles à l'axe de symétrie, sont disposés d'une façon rayonnante autour de cet axe. Il est alors possible de fabriquer à l'avance, en usine, par secteurs entiers, ces organes qu'il suffit ensuite d'assembler, avec le minimum de soudure, sur le chantier pour monter la chaudière.
On commencera par décrire l'ensemble des tubes d'eau formant la chaudière d à haute pression . A la partie supérieure et dans l'axe de symétrie, on trouve une nourrice principale e, formant séparateur et ballon d'eau et de vapeur, et qui est reliée par des tubes e1 à huit collecteurs g, disposés en couronne autour de la nourrice e, comme on le voit fig. 2. Ces collecteurs sont réunis entre eux par des raccords g1. Sur chacun des collée. teurs g sont raccordés, dans le cas de la figure, neuf sous,, collecteurs h, qui s'étalent en éventail, suivant les rayons du cylindre a, comme on le voit fig.2.
Pour éviter que les neuf sous-collecteurs de chaque collecteur ne constituent un écran, qui obturerait plus ou moins le conduit a , ces sous-collecteurs h aboutisse.nt sur le collecteur g, à des niveaux différents, par exemple, suivant une ligne ondulée, telle qu'on l'a représenté en élévation fig. 4. On réalise de la sorte un décalage.
@ entre les niveaux des sous-collecteurs, ce qui facilite le passage du fluide A à cet endroit.
Sur les sous-collecteurs h sont à leur tour
<Desc/Clms Page number 5>
raccordés.les tubes d'eau et de vapeur d, disposés parallèlement au sens d'écoulement du fluide chaud A, et sur la description desquels on reviendra dans la suite @
A la partie inférieure, les tubes d'eau d sont raccordés, comme pour la partie supérieure, à des sous- collecteurs i, en nombre correspondant aux sous-collecteurs h, et raccordés à des collecteurs communiquant par des tuyaux k avec une nourrice inférieure 1 . On remarquera que, pour faciliter l'écoulement de l'eau et de la vapeur dans le système ainsi constitué, les sous-collecteurs inférieurs i qui rassemblent l'eau et les sous-collecteurs supérieurs h qui rassemblent le mélange d'eau et de vapeur, sont inclinés en sens inverse sur l'horizontale.
Les collecteurs ± et les collecteurs 1 sont réunis deux à deux par des tubes de retour d'eau verticaux m, lesquels sont entourés d'une tôle protec- trice n qui les met à l'abri du courant du fluide chaud A. Les sous-collecteurs h et 1 pourraient aussi aboutir directement aux nourrices centrales e et 1 qui seraient alors de plus grands diamètres. Les sections des sous-collecteurs h et 1 pourraient également aller en croissant, en se rapprochant des nourrices centrales.
L'économiseur b est constitué d'une façon identique, et comporte un collecteur supérieur o sur lequel sont raccordés des sous-collecteurs en éventail p, tandis qu'à la partie inférieure, un collecteur q, rassemble l'eau chaude collectée par les sous-collecteurs en éventail r .
La disposition des tubes d'eau b de l'économiseur est sen- siblement la même que celle des tubes de la chaudière d.
Ces tubes d'eau sont de préférence constitués par des tubes ailetés s présentant, par exemple, huit
<Desc/Clms Page number 6>
ailettes, comme.on l'a montré sur la fig. 3. A l'intérieur de ces tubes s ailetés peuvent être prévus des tubes lisses t, qui sont parcourus par le fluide chaud, (flèche A). Le mélange d'eau et de vapeur circule donc dans la couronne qui sépare l'intérieur du tube aileté s et l'extérieur du tube interne t .
Pour assurer la liaison de ces couronnes avec les sous-collecteurs h et i,l'extrémité du tube aileté s est taillée en biseau, comme on le voit fig. 3 , et l'espace entre les tubes s et t est obturé en bout par une plaque u, ou par tout autre moyen équivalent, sur laquelle est soudé le conduit d'évacuation v, lui-même raccordé au sous-collecteur h, comme on l'a représenté fig. 3. La taille en biseau de l'extrémité du tube s favorise l'évacuation (flèche C) du mélange d'eau et de vapeur vers le haut, c'est-à-dire vers le sous-collecteur.
A l'intérieur du tube aileté, ou dans la couronne entre ce tube et le tube lisse, on dispose un système de plan en hélice s1 dont l'axe est parallèle à l'axe du tube, en évitant toutefois que le plan de l'hélice ne touche les parois internes de la couronne. Cette hélice a pour effet de donner au mélange d'eau et de vapeur un mouvement giratoire et la force centrifuge fait que l'eau s'écoule vers l'extérieur de l'hélice et retombe vers le , bas, tandis que la.vapeur monte le long de la paroi interne de la couronne.
De même, dans le sous-collecteur d'eau et de vapeur h, on dispose des plans de retenue inclinés qui ont pour effet de laisser s'écouler la vapeur vers le haut, tandis que l'eau retenue s'écoule sous l'effet de la pesan- teur à nouveau vers le bas. D'une manière générale on se
<Desc/Clms Page number 7>
trouve ainsi disposer les systèmes séparateurs d'eau et de vapeur dans les tubes et sous-collecteurs de la chaudière, au lieu de les prévoir à la sortie de la chaudière, comme c'est généralement le cas. Cette disposition est due au fait que la longueur de tubes de la chaudière, nécessite aussitôt que possible une séparation de la vapeur formée et de l'eau.
Les tubes ailetés s sont répartis, comme on l'a représenté schématiquement pour un des secteurs de la chau-, dière, fig. 2, (partie supérieure) de manière à remplir harmonieusement l'espace offert par la totalité de la section du conduit a . Les dimensions de ces tubes ailetés ainsi que les dimensions des tubes intérieurs t peuvent varier suivant la position du tube et sont choisies de façon que les tubes travaillent tous à peu près dans les mêmes conditions quant à l'échange de chaleur, qu'ils soient situés à la périphérie, ou plus près de la région centrale.
On peut également jumeler les tubes et les relier par des coudes à tubulures aux sous-collecteurs d'eau et de vapeur et en faisant varier l'inclinaison du plan des groupes de deux ou plusieurs tubes ailetés par rapport aux axes des sous-collecteurs, assurer une densité égale de tube dans toute la section du conduit-enveloppe a . Les tubes de diamètre plus grand peuvent être placés à la périphérie pour mieux occuper l'espace offert. On pourrait aussi faire varier le nombre des ailettes des tubes, et la forme des noyaux déviateurs placés de préférence entre les tubes .
En effet, comme on le voit fig. 5, on peut disposer entre les tubes des noyaux déviateurs u, constitués
<Desc/Clms Page number 8>
par exemple, par des barreaux profilés à section en croix et dont les branches sont de préférence ondulées. De la sorte, les passages offerts au fluide chaud A, entre les différents tubes à ailettes, présentent des variations de section et des variations de direction qui se montrent favorables à l'échange de chaleur. Les dimensions de ces noyaux déviateurs, et l'importance des ondulations prévues, sur leurs branches peuvent également varier suivant que l'on va du centre à la périphérie, de manière à harmoniser la répartition du fluide A sur tous les tubes s et les faire travailler dans les mêmes conditions.
L'eau d'alimentation de la chaudière arrive par la canalisation x à la partie supérieure de l'écono- miseur b dans la nourrice o . Cette eau réchauffée est prélevée dans la nourrice inférieure g par une canalisa- tion y, disposée dans l'axe de la chaudière, et qui aboutit à la partie inférieure de la nourrice inférieure 1. de la chaudière proprement dite, comme on le voit fig. 1.
La vapeur, qui se forme dans les tubes d de la chaudière, rassemblée dans la nourrice supérieure e, est conduite par la canalisation (flèche D) dans le surchauffeur!, d'où'elle sort en 1, suivant la flèche B, pour se rendre au lieu d'utilisation.
@ L'axe de la chaudière, au lieu d'être vertical, comme représenté sur le dessin, pourrait également être incliné. De plus, au lieu d'être parcouru de bas en haut par le fluide chaud A, le courant A pourrait s'écouler de haut en bas. Dans ce cas, la position de l'économiseur et du.surchauffeur serait naturellement inversée, c'est-à-dire que le.surchauffeur serait à la partie supérieure du
<Desc/Clms Page number 9>
dispositif,et l'économiseur à la sortie du fluide chau@
On a représenté dans le conduit a deux chaudières proprement dites,'l'une à basse pression, l'autre à haute pression. Il pourrait n'y en avoir qu'une, ou y en avoir trois ou davantage.
En dehors des avantages et commodités de cons- traction que présente la chaudière, objet de l'invention, on remarquera que ses organes ont été étudiés de façon à diminuer:les pertes de charge . En effet, le fluide chaud A cède sa chaleur en suivant un parcours sensiblement rec- tiligne, et par conséquent avec le minimum de pertes de charge . D'autre part, la disposition des collecteurs et sous-collecteurs des différents organes et leurs inclinaison: sont telles que l'écoulement d'eau et de vapeur se produise dans un sens que favorise la pesanteur .
REVENDICATIONS 1 ) Chaudière légère spécialement destinée aux installations d'énergie nucléaire, et comportant un conduit-enveloppe, de forme générale cylindrique, parcouru par le fluide dont on veut épuiser la chaleur et à l'intérieur duquel sont dis- posés des organes ; ensemble de tubes d'eau, éconpmiseur etc.. caractérisé en ce que ces organes présentent un axe de symétrie coïncidant avec l'axe du conduit-enveloppe et sont disposés de façon rayonnante autour de cet axe de symétrie pour occuper l'espace offert par la section du conduit-enveloppe, en sorte que ces organes peuvent être pré-fabriquée par secteurs, et assemblés avec un mi- nimum de soudures au lieu d'éfidication de la chaudière.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.