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Cette invention concerne un générateur de vapeur ayant un corps cylindrique de vapeur et de liquide dans une zone duquel débouchent un groupe de tubes vaporisants à forte charge et dans une autre zone duquel débouchent un groupe de tubes vaporisants à faible charge. Un tel corps cylindrique de vapeur et de liquide a une ouverture supérieure pour la sortie de la vapeur et une ouver- ture inférieure pour la sortie du liquide dans une colonne descen- dante qui est reliée à un corps cylindrique d'eau.
Un but de l'invention est de procurer un générateur de- vapeur tubulaire possédant un corps cylindrique de vapeur et de liquide pourvu d'un dispositif pour réduire la quantité de vapeur qui tend à se mélanger au liquide dans le corps cylindrique et, par conséquent, dans la colonne descendante.
La présente invention a pour objet un générateur compor-
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tant un corps cylindrique de vapeur et de liquide allongé, dans une première zone axiale duquel débouchent un groupe de tubes vapo-. risants à forte charge et dans une seconde zone axiale de laquelle débouchent un groupe de tubes vaporisants à faible charge, caracté- 'risé en ce que le-premier et le second compartiments sont destinés à recevoir les décharges des tubes à forte charge et des tubes à faible charge, respectivement, les compartiments s'étendant de bas en haut pour former, des ouvertures de sortie qui sont situées au- dessus du niveau normal du liquide dans le corps cylindrique, et des dispositifs sont associés aux ouvertures de sortie pour faire dévier vers le bas les courants passant par ces ouvertures, de telle sorte qu'en marche,
des mélanges de vapeur et de liquide sont déchargés latéralement dans la chambre de vapeur du corps cylindri- que où le liquide se sépare de la vapeur par gravité.
De préférence, les compartiments sont disposés côte à côte et en contact l'un avec l'autre, de telle sorte que l'ouver- ture de sortie du premier compartiment est située au-dessus de l'ouverture de sortie du second compartiment et des plaques déflec- trices sont disposées chacune au-dessus d'une ouverture de sortie pour diriger la décharge des tubes à forte charge et la décharge des tubes à faible charge latéralement dans des directions conver- gentes.
De préférence'aussi, la plaque déflectrice située au- dessus de l'ouverture de sortie du premier compartiment est destinée à diriger la décharge de celui-ci de haut en bas en travers du ' courant de décharge du second compartiment, ce qui a pour effet de réduire l'entraînement du liquide par la vapeur ascendante.
De préférence encore, le premier compartiment est formé par la paroi du corps cylindrique et la face convexe d'une première . cloison séparatrice de forme arquée, tandis que le second comparti- ment est formé par la face concave dé cette première cloison sépa- ratrice et la face convexe d'une seconde paroi séparatrice de for- me arquée.
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Une forme d'exécution de l'invention sera décrite ci- après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Figure 1 est une vue en élévation de face et principale- ment en coupe verticale transversale du groupe générateur de va- peur comprenant un corps cylindrique de vapeur et d'eau;
Figure 2 est une vue partiellement en élévation de côté et partiellement en coupe verticale longitudinale du corps cylin- drique de vapeur et d'eau représenté sur la figure 1; et figures 3, 4 et 5 sont des coupes transversales suivant les lignes III-III, IV-IV et V-V, respectivement de la figure 2.
Comme le montrent ces dessins, le groupe générateur de vapeur comprend le gros-oeuvre 10 entourant une cavité 11 formant la chambre de combustion qui est chauffée par des brûleurs 12, et un parcours de gaz chauffé par convection 13. En outre, les parties sous pression du groupe générateur sont également situées à l'inté- rieur du gros-oeuvre. Le groupe est particulièrement agencé pour son application comme chaudière marine.
Les parties sous pression comprennent un corps cylindri- que principal supérieur de vapeur, et d'eau 14 qui, comme il sera décrit ci-après, est pourvu de dispositifs pour augmenter l'effica- cité de la séparation de la vapeur et,pour assurer une augmentation de la pression de circulation sur le groupe générateur. Le corps cylindrique 14 est en communication avec un corps cylindrique infé- rieur d'eau 15, par un groupe de tubes vaporisants à forte charge 16 et un groupe de tubes vaporisants à faible charge 17.
Les tubes vaporisants à forte charge 16 consistent en un faisceau de tubes d'écran décalés entre eux 16A s'étendant de l'avant à l'arrière du gros-oeuvre 10 et séparant la chambre de combustion 11 du parcours de gaz à convection 13, les tubes d'écran 16A étant reliés directement aux corps cylindriques 14 et 15. Parmi les tubes à forte charge se trouvent aussi les tubes de parois de la chambre de combustion qui, comme c'est représenté, comprennent un groupe
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de tubes de paroi arrière de la chambre de combustion 16B, des tubes de parois latérales 16C de cette chambre, et des tubes 16D formant le ciel, des tubes 16D constituant un prolongement des tubes latéraux 16C.
Les tubes de montée l6B.de la paroi arrière de la chambre de combustion partent d'un collecteur inférieur 18 de- paroi arrière, qui est relié au corps cylindrique d'eau 15 par des tubes 19, et ils se raccordent à un collecteur supérieur 20 de paroi arrière. Le collecteur 20 est relié au corps cylindrique principal de vapeur 14 par une série de tubes 16E. Si on le désire, le collecteur supérieur 20 est pourvu de membranes appropriées (non représentées) pour former une série de compartiments d'où une série de tubes de sortie 16E déchargent un mélange de vapeur et d'eau en des points espacés longitudinalement le long du corps cy- lincrique 14. Les tubes de montée 16C de la paroi latérale partent verticalement d'un collecteur inférieur de paroi latérale 21 qui est relié au corps cylindrique d'eau 15 par une série de tubes 22.
Les parties supérieures des tubes 16C de la paroi latérale sont @ .recourbés pour suivre l'inclinaison de la partie formant ciel 23 de la monture 10 et les extrémités de décharge.des tubes 16C sont rac- cordées directement au corps cylindrique de vapeur 14.
Le groupe de tubes vaporisants à faible charge 17 est disposé dans le parcours des gaz à chauffage par convection 13, c'est-à-dire à la gauche des tubes d'écran 16A (par rapport à la fig. 1) et espacé de ceux-ci pour permettre le placement d'un fais- ceau de tubes de surchauffeur 24. Comme c'est représenta les tubes à faible charge 17 forment un faisceau incliné de dix rangées de tubes qui sont reliés directement aux corps cylindriques 14 et 15.
A la gauche des tubes à faible charge 17 et dans la par- tie plus froide du parcours de gaz à chauffage par convection 13 se trouve un faisceau de tubes de descente inclinés 25 reliant le corps cylindrique principal de vapeur 14 au corps d'eau cylindrique inférieur 15. La faisceau de tubes de descente comprend dix rangées de tubes s'étendant en travers du gros-oeuvre 10.
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Le corps cylindrique principal de vapeur 1.4 est pourvu de parois séparatrices 26 et 27 qui ont une forme arquée et s'éten- dent approximativement sur toute la longueur du corps cylindrique, divisant celui-ci en une chambre d'eau 28 et une série de comparti- ments juxtaposés 29 et 30 s'étendant circonférentiellement. Les com- partiments 29 et 30 sont distincts et séparés et forment des collec- teurs de sortie indépendants pour recevoir le mélange de vapeur et d'eau formé dans les tubes vaporisants à forte et faible charge 16 et 17, respectivement.
Comme le montrent particulièrement les figures 2 à 5, le corps cylindrique de vapeur 14 comprend une enveloppe cylindrique 31 à fond fermé et un tuyau de vapeur perforé 32 (Figs. 3 à 5) est disposé dans la région supérieure de cette enveloppe. Le tuyau de vapeur 32 communique'avec la sortie de vapeur 33.
Les deux compartiments collecteurs 29 et 30 sont formés entre une paire de plaques d'extrémité 34 et 35 reliées à la surface intérieure de la paroi du corps cylindrique à proximité des extré- mités de celui-ci et s'étendant vers l'intérieur à partir de ces extrémités sur une distance égale approximativement à un quart, du diamètre du corps cylindrique. Les cloisons séparatrices 26 et 27 sont reliées aux plaques 34 et 35 et s'étendent entre celles-ci.
Pour rendre les cloisons séparatrices 26 et 27 plus rigides tout en facilitant en même temps leur construction et leur fabrication, on forme ces cloisons'de plusieurs tôles qui sont supportées par des plaques de support intermédiaires 36 espacées longitudinalement entre les plaques de support d'extrémités 34 et 35. En variante, les cloisons séparatrices sont établies sous forme d'ensembles soli- daires.
Comme le montrent les figures 2 et 5, la cloison sépara- trice 26 comprend une série de tôles 26A, 26B, 26C et 26D, reliées entre elles par des boulons 26E. Il est à remarquer que les tôles 26A à 26D sont fixées ensemble de manière à se trouver à peu près uniformément espacées de la'partie adjacente de la paroi du corps
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cylindrique et la face convexe de la cloison séparatrice coopère avec la paroi du corps cylindrique pour former le compartiment collecteur 29. Ce dernier se termine à la partie supérieure par une ouverture de sortie 37. Les plaques de support intermédiaires 36 sont pourvues chacune d'une échancrure découpée 36A pour.former un dispositif au moyen duquel chaque section du compartiment collec- t.eur peut être mise en communication avec les autres.
La seconde cloison séparatrice 27 qui est espacée de la cloison 26 et reliée aux parties saillantes 34A, 35A des plaques de support 34, 35, respectivement, forme le second compartiment collecteur 30. La seconde cloison séparatrice 27, également, est faite d'une série de tôles 27A, 27B et 27C qui sont espacées des tôles 26A à 26D de la cloison séparatrice 26. Le compartiment 30 est formé par la face concave de la cloison séparatrice 26 et la fa.ce convexe de la cloison séparatrice 27. Comme c'est représenté sur les figures 1 à 5, le second compartiment 30 se termine dans le haut par une ouverture de sortie 38 à une certaine distance en des- sous de l'ouverture 37 du compartiment 29.
Comme on le remarquera sur la figure 1, les deux ouvertures sont situées au-dessus du 'niveau normal de l'eau dans le compartiment d'eau 28, ce dernier étant formé entre la seconde paroi séparatrice décrite 27 et la paroi opposée 39 du corps cylindrique 14.
Des plaques déflectrices 40 et 41 sont disposées à une certaine distance au-dessus des ouvertures 37 et 38, .respectivement- pour former des lumières de décharge 42, 43 par lesquelles. un mélan- ge d'eau et de valeur est susceptible d'être déchargé des compar- timents correspondants vers l'extérieur, comme il sera décrit ci- après. Ainsi que c'est représenté, la plaque déflectrice supérieure 40 consiste en une tôle disposée entre le tuyau de vapeur 32 et une ouverture 37. Cette tôle est soudée hermétiquement au corps cylin- drique de manière à s'incliner de haut en bas vers l'intérieur pour former la lumière de décharge 42, l'extrémité intérieure de la tôle étant pourvue d'un rebord 40A tourné vers le haut.
A une certaine
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distance de la plaque 40 et reliée aux tôles 26A auxquelles elle est approximativement perpendiculaire, se trouve une seconde plaque déflectrice 41 située à une certaine distance au-dessus de l'ouver- ture 38 et formant avec celle-ci la lumière de décharge 43 du second compartiment 30.
Comme on le verra mieux sur la figure 1, les tubes à forte charge 16, c'est-à-dire les tubes d'écran 16A, les tubes de ciel 16D et les tubes 16E communiquent par leurs extrémités de dé- charge avec le compartiment 29. Les tubes à faible charge 17 se déchargent dans le second compartiment 30 et les tubes de descente 25 relient le compartiment d'eau 28 au corps cylindrique d'eau 15.
En marche, les brûleurs 12 étant en activité dans la cham- bre de combustion, les tubes d'écran 16a et les tubes 16B, 16C et 16D de la chambre de combustion sont exposés aux gaz de combustion chauds. La partie prédominante de la vapeur est engendrée dans ces tubes et est déchargée dans le compartiment 29 à l'état de mélange de faible densité de vapeur et d'eau à une vitesse relativement élevée. Lorsque les gaz passent dans le parcours de chauffe par convection 13, les tubes à faible charge 17 sont chauffés.
Toute- fois, comme une certaine partie de la chaleur des gaz a déjà été absorbée par le surchauffeur 24, etc., les tubes 17 n'absorbent pas autant de chaleur que les tubes d'écran et ceux des parois de la chambre de combustion et, par conséquent, la quantité de vapeur en- gendrée dans ]Les tubes 17 est inférieure à. celle produite dans les tubes de haute capacité. En conséquence, la proportion de vapeur par rapport à l'eau dans les tubes 16 est plus élevée que dans les tubes 17, ces derniers se déchargeant dans le compartiment 30 à une vitesse inférieure à celle du mélange se déchargeant dans le compar- timent 29. Comme c'est indiqué sur les figures 1 et 5, les mélanges de vapeur et d'eau à haute proportion et à basse proportion pénètrent dans les compartiments séparés 29 et 30, respectivement.
Les courants s"échappent des compartiments par les lumières 42 et 43 et sont déviés par les plaques 40 et 41, respectivement. En raison du change-
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ment de direction du courant lorsque les mélanges se déchargent et par suite du poids plus élevé de l'eau il se produit une séparation du mélange par gravité. On a découvert qu'en faisant dévier vers le bas le mélange animé de la plus grande vitesse et en faisant conver- ger les courants comme c'est indiqué par les flèches sur les figures 2 et 5, l'entraînement de l'eau par la-vapeur c'est-à-dire le pri- mage, lorsque la vapeur s'élève pour atteindre la sortie de vapeur 33, est du moins notablement réduit.
Le mélange qui se décharge du compartiment 30 est animé d'une vitesse relativement plus faible et la gravité sépare effecti- vement ce mélange en ses éléments liquide et vapeur. En porportion- nant convenablement les ouvertures des lumières 42 et 43, on peut régler les vitesses des deux mélanges de manière à réduire la ten- dance de l'eau, qui se sépare du mélange de la lumière la plus éle- vée 42,à être entraînée ou emportée par la vapeur se séparant du mélange, qui se décharge de la lumière inférieure 43.
On remarquera que l'aménagement perfectionné ci-dessus décrit du corps cylindrique assure une meilleure circulation de la chaudière. Comme les mélanges venant des tubes à forte charge et des tubes à faible charge sont déchargés dans des compartiments séparés et distincts et sont séparés au-dessus du niveau normal de l'eau, la quantité de vapeur dans l'eau se trouvant dans le corps cylindrique est au moins réduite. Comme l'eau qui circule dans les tubes de descente possède ainsi un volume spécifique minimum, le poids de 1' eau. en circulation est plus élevé et la chaleur absorbée par unité de poids de l'eau circulant dans la colonne ou les tubes de descente est réduite.
Ainsi,, comme la vitesse de l'eau dans les tubes de descente est augmentée, la pression de circulation agissant sur la chaudière est accrue: Pour maintenir cet avantage, les lu- mjères 42 et 43 sont proportionnées de manière à maintenir la chute de pression ou perte de charge à l'ouverture de la lumière suffi- ' samment basse pour -empêcher de gêner cette circulation.
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On remarquera aussi que l'aménagement perfectionné sui- vant l'invention réduit les fluctuations du niveau de l'eauà l'in- térieur du carps cylindrique 14, vu que le volume spécifique de l'eau est maintenu à un minimum.
En outre, il est clair que la présente invention donne les moyens d'assurer une séparation plus complète de la vapeur d'une manière relativement simple, efficace et pratique tout en augmentant en même temps la pression de circulation du groupe géné- rateur de vapeur.
REVENDICATIONS}!:
1.- Générateur de vapeur ayant un corps cylindrique de vapeur et de liquide allongé, dans une première zone de direction axiale duquel débouchent un groupe de tubes vaporisants à forte charge et dans une.seconde zone de direction axiale duquel débou- chent un groupe de tubes vaporisants à faible capacité de vapori- sation, caractérisé en ce qu'un premier et un second compartiment sont aménagés dans ce corps cylindrique pour recevoir les décharges des tubes à forte charge et des tubes à faible charge, respective- ment, ces compartiments s'étendant de bas en haut pour former des ouvertures de sortie qui sont situées au-dessus du niveau normale du liquide dans le corps cylindrique,
et des dispositifs sont asso- ciés aux ouvertures de sortie pour faire dévier dans une direction descendante les courants passant par ces ouvertures de telle sorte qu'en marche, les mélanges de vapeur et de liquide sont déchargés latéralement dans la chambre de vapeur du corps cylindrique où le liquide est séparé de la vapeur par gravité.