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La présente invention concerne un générateur de vapeur.
Dans tous les échangeurs tubulaires de chaleur, sauf ceux à grand volume d'eau, le fluide à utiliser circule rapidement entre la base et le sommet de l'échangeur.
Cependant, cette circulation est freinée avec des dia- phragmes ou tubes de descente limités, ou avec d'autres moyens parce que l'on ne parvient pas à la distribuer uniformément dans les tubes de descente, ou parce que, si elle était laissée libre, le collecteur devrait être très large pour séparer la quantité accrue de fluide circulant.
Par contre, la demande croissante pour de plus hautes pressions d'exercice, crée la nécessité de réduire toujours davantage.le diamètre des dits collecteurs, et celle, par con- séquent de freiner la circulation du liquide chauffé, avec danger de brûlures de tubes, etc.
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Le générateur de vapeur suivant l'invention résout ces problèmes et est substantiellement du fait qu'il est constitué par un collecteur principal séparateur de vapeur et par au moins un élément formé par une série de tubes bouilleurs et par une série de tubes de descente, chacune aboutissant à au moins deux collecteurs secondaires, substantiellement hori- zontaux, au plus haut d'entre lesquels aboutissent les extré- mités supérieures des tubes des deux séries, et au plus bas desquels aboutissent les extrémités inférieures des deux sé- ries de tubes, le collecteur séparateur secondaire supérieur étant relié hydrauliquement avec le collecteur séparateur principal.
L'invention sera décrite par référence aux dessins sché- matiques annexés, description et dessins étant donnés à seul titre d'exemple 'indicatif, ne limitant pas la portée de l'in- vention.
La fig. 1 est une élévation frontale,partiellement sec- tionnée, de l'un des éléments constituant le générateur de vapeur;
La fig. 2 en est une élévation latérale,
La fig. 3 est une section horizontale suivant la ligne 111-111'de la fig. 1.
Les figs. 4 et 5 montrent en élévation deux variantes de réalisation de l'invention.
En se référant aux dites figures, par A sont indiqués les tubes destinés.à porter vers le haut le liquide plus chaud (tubes bouilleurs), tandis que B représente les tubes repor- tant en bas le liquide moind chaud (tube de descente). Les tubes A, 'lesquels, dans l'exemple illustré, sont en contact entre eux le long d'une génératrice, sont directement exposés à la chaleur de la chambre de combustion (dont les tubes mêmes délimitent une paroi) tandis que les tubes B (tubes de descente) sont frôlés par les gaz chauds en un deuxième tour
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de fumée. Il est entendu, naturellement, que les tubes bouilleurs A peuvent aussi être, au moins en partie, espacés entre eux, et peuvent, au contraire, être, au moins en partie, én contact entre eux et les tubes de descente B.
Dans l'exemple illustré aux figs. 1 à 3, les tubes A ont leur extrémité supérieure 1 courbée en arc et effilée, de façon à se relier au tube collecteur supérieur horizontal
C selon .une direction radiale inclinée par rapport à la verti- cale (à ,l'exemple illustré la dite direction est sensiblement horizontale). Les tubes de descente B ont à leur tour leur extrémité inférieure courbée en arc et effilée de manière à se relier au tube collecteur horizontal inférieur D suivant une direction radiale inclinée par rapport à la verticale (direction, qui est sensiblement horizontale.sur le dessin).
Les autres extrémités 3 et 4 des tubes A et B sont, au con- traire, alignées avec le tube même et se relient aux collec- teurs respectifs D et C, selon une direction sensiblement verticale.
Les courbements des extrémités 1 et 2 réalisent un pre- mier avantage substantiel, dû à l'élasticité du système, par laquelle même de sensibles non-uniformités du système causent des allongements thermiques qui sont amplement absorbés par l'élasticité des parties courbes en éliminant tout danger de rupture.
Un deuxième résultat est constitué par le fait que le fluide chaud porté-par-les tubes bouilleurs A se verse dans le collecteur C a une hauteur supérieure à celle de l'attache du bout 4 des tubes de- descente B (extrémités qui se trouvent en correspondance de la partie la plus basse du collecteur C), de manière à réaliser une séparation efficace de la vapeur (le- quel est prélevé d'un ou plusieurs conduits verticaux 5) tandis que le liquide séparé redscend à travers les tubes B, ce qui assure une circulation élevée et une séparation efficace.
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Circulation et séparation localisées dans le collecteur se- condaire C venant d'être décrit évitent qu'au collecteur-' séparatéur principal '(non illustré) ne soit confié la tâche précise de la séparation de la vapeur, ce qui nécessiterait d'amples raccords tubulaires avec le collecteur C, et ralen- tirait immanquablement la circulation.
Afin d'améliorer l'effet de circulation et de séparation, le bout 1 des tubes A pourra pénétrer, au moins en partie, à l'intérieur du collecteur C.
L'effilage des extrémités 1 et 2 des tubes, outre à fa- ciliter la soudure des dites extrémités des tubes à leurs 'collecteurs respectifs, améliore l'effet d'élasticité du sys- tème et facilite le façonnage des tubes mêmes.
A la fig. 1 il est indiqué par C le conduit d'alimenta- tion du générateur. Dans l'exemple illustré, l'extrémité in- férieure 3 des tubes A est aussi effilée, tandis que l'ex- trémité supérieure 4 des tubes B garde son plein diamètre afin d'améliorer la sortie du liquide plus froid.
.La réduction en diamètre en général ne dépasse pas 50% du diamètre initial.
Dans le dispositif décrit on réalise, en substance, uns circulation rapide et totale du liquide dans les tubes A et B et dans les collecteurs secondaires C et D., alors que de cette circulation rapide on dérive une circulation partielle du même fluide entre le collecteur séparateur se- condaire C et le'principal non illustré, ce dernier disposé substantiellement au dehors de l'ambiance chauffante.
Dans l'exemple'selon la fig. 4 (où les parties corres- pondantes à celles décrites sont indiquées par les mêmes référencesmunies d'un accent) les tubes bouilleurs A' aboutissent au collecteur auxiliaire supérieur C' en se connectant à la partie inférieure de celui-ci et pénétrant
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.pour une certaine hauteur dans le collecteur même, de manière à porter le fluide à séparer à une hauteur supérieure à celle de dérivation de l'eau retournant en cycle à travers des tubes;- de descente B'.
Ceux-ci comprennent un collecteur supérieur intermédiaire E'. Des collecteurs supérieurs C' et E partent les tronçons tubulaires 5' et 8 aboutissant au collecteur sé- parateur principal F (formé de plusieurs tubes horizontaux reliés par"de petits tronçons transversaux), et précisément- le collecteur C' aboutit à la partie haute du collecteur F, tandis que le collecteur intermédiaire E aboutit à la partie inférieure du collecteur F, la forte circulation s'établit dans les tubes A', C', B' et D' avec séparation de la vapeur dans le collecteur C', tandis que la circulation secondaire s'établit entre le collecteur C', le collecteur principal F et.le collecteur E.
Il suffit aussi de peu de tubes 5' et 8 de connexion entre les parties, et en cas de manutention du générateur, les tubes 5' et-8 peuvent être coupés, et l'une des deux parties de l'élément peut même être intégra- lement substituée.
Dans la fig. 5 les parties correspondantes à celles décrites sont contre indiquées par les mêmes références mais avec un double accent. La chambre à combustion G est indi- vidualisée par les parois formées par les tubes bouilleurs
A' de deux éléments dont celui de droite est du type illus- tré aux figs. 1 a 3 et celui de gauche par un type semblable à ce qui est illustré à la fig. 4. Les deux collecteurs secondaires C" sont reliés avec les tubes 5" à la partie su- périeure du collecteur séparateur principal P" (formé par un récipient cylindrique unique) disposé à l'extérieur de la partie chauffante du générateur (chambre à combustion).
La partie inférieure du collecteur P" est reliée par les tubes de descente B" de l'élément de gauche. Les collecteurs secondaires inférieurs D" sont alimentés avec
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de l'eau provenant du conduit 9.
Une autre alimentation est prévue au collecteur principal Fil par le tube 10; du tuyau 11 on prélève la vapeur.
Les avantages réalisés par le dispositif selon l'inven- tion sont surtout :
Une prompte absorption de charges thermiques, du fait que si celles-ci augmentent, la vitesse de circulation du fluide chauffé augmente aussi automatiquement;
Les collecteurs séparateurs ont de petites dimensions et sont, par conséquent, mieux adaptés aux hautes pressions; Les.collecteurs sont aisément séparables du circuit restant en cas de substitutions, rechanges, etc.
Il est naturellement entendu que les particularités de réalisation du générateur pourront même différer des exemples illustrés, sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1.-Générateur de vapeur caractérisé en ce qu'il est constitué par un collecteur principal séparateur de vapeur et par au moins un élément formé par une série de tubes bouil- leurs et par une série de tubes de descente, chaque série aboutissant à au moins deux collecteurs secondaires substan- tiellement horizontaux, au plus haut desquels aboutissent les extrémités supérieures des tubes des deux séries, et au plus bas, aboutissent les extrémités inférieures des deux séries de tubes, le collecteur supérieur secondaire étant relié hydrauliquement avec le collecteur supérieur principal.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a steam generator.
In all tubular heat exchangers, except those with a large volume of water, the fluid to be used circulates rapidly between the base and the top of the exchanger.
However, this circulation is braked with limited diaphragms or downpipes, or by other means because it cannot be distributed evenly in the downpipes, or because, if left free , the manifold should be very wide to separate the increased amount of circulating fluid.
On the other hand, the growing demand for higher working pressures, creates the need to always further reduce the diameter of said manifolds, and consequently to slow down the circulation of the heated liquid, with the danger of tube burns. , etc.
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The steam generator according to the invention solves these problems and is substantially due to the fact that it is constituted by a main vapor separator manifold and by at least one element formed by a series of boiling tubes and by a series of down tubes, each terminating in at least two secondary manifolds, substantially horizontal, at the highest of which the upper ends of the tubes of the two series end, and at the lower of which the lower ends of the two series of tubes terminate, the upper secondary separator manifold being hydraulically connected with the main separator manifold.
The invention will be described with reference to the accompanying schematic drawings, the description and the drawings being given by way of illustrative example only, not limiting the scope of the invention.
Fig. 1 is a front elevation, partially in section, of one of the elements constituting the steam generator;
Fig. 2 is a side elevation,
Fig. 3 is a horizontal section taken on line 111-111 'of FIG. 1.
Figs. 4 and 5 show in elevation two variant embodiments of the invention.
With reference to the said figures, by A are indicated the tubes intended to carry the hotter liquid upwards (boiling tubes), while B represents the tubes bringing the less hot liquid downwards (down tube). The tubes A, 'which, in the example illustrated, are in contact with each other along a generator, are directly exposed to the heat of the combustion chamber (the tubes of which themselves define a wall) while the tubes B (downpipes) are grazed by hot gases in a second turn
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of smoke. It is understood, of course, that the boiling tubes A can also be, at least in part, spaced apart from each other, and can, on the contrary, be, at least in part, in contact between them and the down tubes B.
In the example illustrated in figs. 1 to 3, the tubes A have their upper end 1 curved in an arc and tapered, so as to connect to the upper horizontal collecting tube
C in a radial direction inclined relative to the vertical (at, the example illustrated, said direction is substantially horizontal). The downpipes B in turn have their lower end curved in an arc and tapered so as to connect with the lower horizontal header pipe D in a radial direction inclined with respect to the vertical (direction, which is substantially horizontal in the drawing) .
The other ends 3 and 4 of tubes A and B are, on the contrary, aligned with the tube itself and are connected to the respective manifolds D and C, in a substantially vertical direction.
The curvatures of ends 1 and 2 achieve a first substantial advantage, due to the elasticity of the system, whereby even appreciable non-uniformities of the system cause thermal elongations which are amply absorbed by the elasticity of the curved parts eliminating any danger of breakage.
A second result is constituted by the fact that the hot fluid carried by the boiling tubes A pours into the collector C at a height greater than that of the attachment of the end 4 of the downpipes B (ends which are located in correspondence of the lowest part of the collector C), so as to achieve an efficient separation of the vapor (which is taken from one or more vertical ducts 5) while the separated liquid descends through the tubes B, which ensures high circulation and efficient separation.
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Circulation and separation located in the secondary manifold C just described prevents the 'main separator' manifold (not shown) from being entrusted with the precise task of separating the steam, which would require extensive fittings. tubular with collector C, and inevitably slowed down circulation.
In order to improve the effect of circulation and separation, the end 1 of the tubes A may penetrate, at least in part, inside the collector C.
The tapering of the ends 1 and 2 of the tubes, besides facilitating the welding of said ends of the tubes to their respective manifolds, improves the elasticity effect of the system and facilitates the shaping of the tubes themselves.
In fig. 1 the generator supply line is indicated by C. In the example illustrated, the lower end 3 of the tubes A is also tapered, while the upper end 4 of the tubes B keeps its full diameter in order to improve the exit of the colder liquid.
The reduction in diameter in general does not exceed 50% of the initial diameter.
In the device described, a rapid and total circulation of the liquid is carried out in the tubes A and B and in the secondary collectors C and D., while from this rapid circulation a partial circulation of the same fluid is derived between the collector. secondary separator C and the main one not shown, the latter arranged substantially outside the heating environment.
In the example according to fig. 4 (where the parts corresponding to those described are indicated by the same references with an accent) the boiling tubes A 'terminate at the upper auxiliary manifold C' by connecting to the lower part thereof and penetrating
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.for a certain height in the same manifold, so as to bring the fluid to be separated to a height greater than that of the bypass of the water returning to cycle through the tubes; - descent B '.
These include an intermediate upper manifold E '. From the upper manifolds C 'and E start the tubular sections 5' and 8 leading to the main separating manifold F (formed of several horizontal tubes connected by "small transverse sections), and precisely the manifold C 'ends at the upper part of the collector F, while the intermediate collector E ends at the lower part of the collector F, the strong circulation is established in the tubes A ', C', B 'and D' with separation of the vapor in the collector C ', while the secondary circulation is established between the collector C ', the main collector F and the collector E.
A few tubes 5 'and 8 for connection between the parts are also sufficient, and in case of handling of the generator, the tubes 5' and-8 can be cut, and one of the two parts of the element can even be fully substituted.
In fig. 5 the parts corresponding to those described are contraindicated by the same references but with a double emphasis. The combustion chamber G is individualized by the walls formed by the boiling tubes
A 'of two elements, the one on the right of which is of the type illustrated in figs. 1 to 3 and the one on the left by a type similar to what is illustrated in fig. 4. The two secondary manifolds C "are connected with the tubes 5" to the upper part of the main separator manifold P "(formed by a single cylindrical vessel) placed outside the heating part of the generator (combustion chamber ).
The lower part of the manifold P "is connected by the downpipes B" of the left element. The lower secondary collectors D "are supplied with
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water from pipe 9.
Another feed is provided to the main collector Fil through tube 10; from pipe 11 the steam is taken.
The advantages achieved by the device according to the invention are above all:
Prompt absorption of thermal loads, since if these increase, the circulation speed of the heated fluid also increases automatically;
The separator manifolds have small dimensions and are therefore better suited to high pressures; The collectors are easily separable from the remaining circuit in the event of substitutions, spares, etc.
It is naturally understood that the particular construction features of the generator may even differ from the examples illustrated, without departing from the scope of the invention.
CLAIMS
1.-Steam generator characterized in that it is constituted by a main vapor separator manifold and by at least one element formed by a series of boiling tubes and by a series of down tubes, each series ending in the at least two substantially horizontal secondary manifolds, at the top of which terminate the upper ends of the tubes of the two series, and at the lower, terminate the lower ends of the two series of tubes, the secondary upper manifold being hydraulically connected with the main upper manifold .
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