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Perfectionnements aux générateur. de vapeur .
L'invention concerne dos générateurs de vapeur à un soûl passage et à circulation forcée et, en particulier,des générateurs de vapeur dans lesquels un passage réserve aux gaz est tapissé d'une paroi-écran, c'est-à-dire d'une paroi consti- tuée de tubes juxtaposés reliés de façon à former un écran étanche aux gaz.
Un des problèmes qui se posent dans l'étude de telles parois réside dans le refroidissement convenable des tubes, même sous faible charge, problème qu'on a tenté de résoudre de différentes façons..
Suivant l'une des solutions proposées, la paroi est .
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formés de tl1bes 'l(ï,'i;cn1i.X parallèle relies de façon à former un passage- :""ou' 'l J rJ" '1,; sous faible charge, le débit mas- sique soit su&":.'. s=x.i,; pour refroidir les tubes de façon convenable, il faut que le disMotre interne do ceux-ci soit petit.
Toutefois, non seulement :.1 .1 onf;.',;Y'': ,:<j fabriquer de tels tubes en res- pectant dos 1;,:." .' >, 1").3 "1\ :"'. >:Ál1".1ünt étroites riats, au cours do leur ut3...:: t ;' .i" \ ,'< ',3.,,{-, tn1-,I'nC> 1;><,i: accroître sensible- ment les ohnx.? j?'.i ;,:0:,.;'..)/1 f1U 3' i 1. s onu Afin dQ p"11\Vn'.\" j\1.ÍJs(!,' < 4 0.:: de grand dimuètre,on a proposé, ':':J.l ."1, "'(11 .'1\;';' i ji. l' .' =..;r:ïG3rtlG'Tlr convenable de oeux...Ci,Eh)11<1 ,17i,'.,Ù' \Jl,j\O, :..',)J ," ,""1O en dassous de 70%,NCR, d'y remettrez, i,1 .....:u."¯ s' o : ','.' ,(3 :H.'' 1) du fluide les ayant tra- verses* Toutt)j"J, ..\.'1 <il"a.à aZi'pu3 nlua faible détermine des tempdraturos du f11) ;.Ù 7',,: ,1 'L tV":,'10d t. ! "OVi; ',,1 'il1:.) la chambre de oom'bUstion';loD ';t.I.'b',,:1 aAc;.: f..,rv: .. :ca; ;
à den ternpÓratures voisines des lim1.to$ 'iJluX;l(3,1:."l'\I > :>=- .'I.\ ...'. ;rr..v être do meilleure qualité.
Pour ;I01VC ..' '.z,.rr: <1 ; tun'Jf iltl plus crand diamètre, on peut également !';.< rlt;nO.1e" ft \ t;',j.::1 1 es tubes de l'un de ces pn:t1ar'J;' .'...;.-'i..n. H'''Ù'' e. du deuxième et les tu- 'bes des deux :>:\'\tt1;j"o'i.. 80 'c:. ax:; en Ùv$IWu'S des tubes du trois- 3.éme.outafa.; ,1/ . . '. :,;ca,,:'c;,.ra :, >"..u d prévoir un r:1é1ange,ce qui est onérow: ..', .< ii; ',,\,),'1 ,1\ >',i .i:J:.. <1.) combustion travaille à une pro:,d.un e.j'-'.u 70 1 :1 V"f1J",(Y'À ri.tiquo, ce qui entraîne que les pOr:1pô:1 (l,.', 't:f'-;l ","(lr: rc, ,c t:i. 'Yik;ri, à l'encontre de vannes fe,uc'oN .r'ii L'\)1 T; 1>rrl.>,; un tube de vaporation instan- tanée vers lequel 1:, Üli. 4f- z1,c. ,.vit détourné pendant la mise en r't..v'i..' " " ' -..'. ii :.. l.'" " .;.>M .
Tous rt'. d:"'''' '1,G On": 'C1..'" !.r.N.,r,vûn1ent corouun que les tubas ra# w. f . ',)'- r!:au t:, . J.TCIw'iü^illfM'I1t car les tubes des ro1gJ.O, Ü>v.L l'H;3&C: 1. ga;>; <.h section transversale rectangulaire ont t.('nc1n.n((> A être mO:1nf> fortRNent chauffés
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que ceux qui se trouvent au milieu des côtés du passage.
La présente invention vise à procurer un générateur de vapeur à un seul passage et à circulation forcée comportant un passage à gaz vertical délimité par un écran constitué de tubes raccordés de façon à permettre une circulation on parallè- le, les intervalles entre les tubes étant formés et chaque tube étant disposé latéralement dans le passage à gaz et s'élevant progressivement.
Dans un tel générateur, la longueur des tubes ne dépend pas du passage à gaz vertical qui les contient. On dispose donc d'une certaine liberté dans le choix de la dimension des tubes; on peut en effet modifier l'inclinaison des tubes et la largeur de l'écran de façon que ls dimension des tubes satifasse aux exigences d'absorption de chaleur do façon économique. Do plus, le fluide monte progressivement en passant dans les tubes de l'écran.
Une forme d'exécution de 1'invention est décrite ci- après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés,dans lesquels: la Fgi.1 est une coupe verticale plus ou moine schémait- que d'un générateur de vapeur et surchauffeur à un soul passage et à circulation forcée; les fig.2a et 2b forment une vue schématique développée des parois de la chambre de combustion verticale do ce généra- tour.6, la Fig.3 est une vue do détail, à plus gronde échelle et de l'arrière, d'une disposition de tubes type de l'extrémité supérieure de la paroi postérieure de la chambre de combustion; la Fig.4 est une vue schématique on perspective repré- sentant certains détails de la paroi antérieure ot do l'une des parois latérales du générateur de vapeur;
la Fig.5 est une vue schématique on perspective repré-
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sentant certains détails de la paroi postérieure,du passage à gaz latéral et de l'une des parois latérales d'une variante 'du générateur de vapeur, et la Fig.6 représente une jonction de tubes du générateur ',-de vapeur représenté sur la fig.5
Le générateur de vapeur et surchauffeur à un seul pas- sage et à circulation forcée représenté sur les Fig.1 et 2 com- prend une chambre de combustion 1,formant l'extrémité inférieure d'un passage à gaz vertical 2; cette chambre est chauffée par trente brûleurs circulaires 3, montés dans les parois antérieure, '.et postérieure 4 et 5 du passage à gaz 2.
L'extrémité inférieure du passage 2 se termine par un fond 6, en forme de trémie dont les parois antérieure 4a et postérieure 5a convergent, les parois latérales étant parallèles. Le fond 6 est décrit de façon plus complète dans'le brevet belge de même date.. de la
Demanderesse Correspondant à la demande de brevet anglais n 37.044/65.
Un passage à gnx latéral 7, contenant des tubes de ré- chauffeur 7a, part de 1)extrémité supérieure de la paroi posté- rieure 5 et décharge les gaz do combustion dans le passage de descente 9, contenant des tubes d'économiseur 9a. Les parois du passage à gaz 2 sont tapissées, comme il sera décrit plus loin de façon détaillée, jusqu'au niveau de l'admission vers le 1 passage à gaz latéral 7, de tubes à ailettes disposés latéralement et s'élevant progressivement. Au niveau de l'admission' ers le passage à gaz latéral 7, chacun de ces tubes est raccordé à un tube vertical,les tubes verticaux des parois antérieure et latérales étant juxtaposer en groupes 10.
Chaque groupe de tubes 10 s'ouvre dans un collecteur 14 (voir Fig.4) et chaque collecteur 14 est raccordé par un conduit 14a à un collecteur principal 15, prévu transvaerslement dans l'extrémité supérieure du passage à gaz ot au millsu de celle-ci. Les conduits 14a qui portent des cotés opposés du passage à gaz et qui sont dirigés l'un
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vers l'autre sont reliés comme il est décrit de façon plus com- plète dans le brevet belge de même date de la Demanderesse cor- respondant à la demande de brevet anglais n 37.046/65 et leur rôle est donc de résister aux pressions régnant dans le passage à gaz.
Les intervalles compris entre les groupes 10 sont remplie par d'autres groupes 11 de tubes verticaux (voir Fig.2 et 4) les tubes de ces groupes étant alimentés do fluide par le collec- teur principal 15.
Les parois antérieure et latérales sont suspendues par un dispositif comportant des éléments de traction verticaux ou tirants 12, qui se trouvent à l'extérieur des parois du passage à gaz 2, qui sont reliés à leur extrémité inférieure à ces parois et qui sont supportés à leur extrémité supérieure par un ressort 13. Chacun des tirants 12 coopérant avec les parois antérieure et latérales longe l'un des groupes 10 de tubos verticaux; un agence- ment judicieux de tels tirants est décrit de façon détaillée dans le brevet belge de même date de la Demanderesse correspon- dant à la demande de brevet anglais n 37.040/65. Des tirants semblables coopèrent avec la paroi postérieure d'une manière qui sera décrite de façon plus détaillée dans la suite.
, Les tirants 12 longent l'écran de tubas, à l'intérieur du revêtement calorifuge, et sont supportés par des éléments de charpente placés à l'extérieur de ce revêtement. La charpente comporte des traverses horizontales 17, reliées ,comme il est décrit dans le brevet belge de même date de la Demanderesse correspondant à la demande de brevet anglais n 37.045/65, aux tubes transversaux de l'écran, de sorte que ces tubes eux-mème résistent aux efforts tendant à séparer les traverses opposées*
Des panneaux de tubes de surchauffeur en U 15 sont sus- pendus dans l'extrémité supérieure du passage, à des traverses 16 reliées à-certains des ressorts 13,
comme il est décrit dans le brevet belge de même date de la Demanderesse correspondant à la demande de brevet anglais n 37.041/65.
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Des collecteurs d'entrée ) 20 sont disposes autour de . , , l'extrémité inférieure du fond en trémie 6, un espace étant réservé à l'extrémité inférieure pour la remise en circulation ,,-des gaz- Des tubes s'élèvent des'collecteurs 20 pour tapisser le fond en trémie 6 et chacun d'eux aboutit à un tube 21 allant .
du niveau a au niveau B. Les tubes 21 sont des tubes à alésage vérifié d'un diamètre externe de 1,5 pouce (3,75cm), distants de 1/2 pouce (1,27cm), les intervalles compris entre les tubes étant fermés par des ailettes soudées les unes aux autres suivant leur bords. Entre les niveaux A et B, les tubes 21 s'enroulent plus d'une fois dans le passage à gaz et s'élèvent progressivement, à un angle de 15 sur l'horizontale, sauf aux endroits où leur trajet doit être modifié pour laisser place aux brûleurs 3.
Au niveau B, chacun des tubas inclinés 21 aboutit à .'-.' un tube vertical. Les tubes verticaux s'ouvrent dans un collec- tour commun, le fluide s'écoulant dans un second passage par les tubes disposés en groupes 11 entre les tubes verticaux des parois antérieure et latérales) comma il sera décrit avec référen' ce à la Fig.4.
Une disposition type des tubes verticaux de la ' paroi postérieur sera décrite de façon plus détaillée avec référence à la Fgi.3
Au niveau B, chacun des tubas 21 qui se termine a la paroi postérieure est raccordé à un tube vertical 30 (voir fig.3) les extrémités inférieures des différents tubes 30 étant uni- formément espacées. Les tubas 30 sont formés et disposés de façon laisser place à dos moyens supportant les tubes inclinés qui se trouvent au-dessous d'eu-
Dans la forme l'exécution particulière représentée sur la Fig.3, trente-neuf tubes voisins 30 forment un groupe compre- nant dos séries de crois tubas adjacents de même forme.
Les tubes
30a s'élèvent jusqu'au niveau Y et sont coudés entre le niveau
X et le niveau Y pour s'écarter du passage à gaz et contourner la membrure 32. Les tubes 30a s'étendent alors horizontalement sui-
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i vant le niveau Y vers le point central A où ils se trouvent dans p. an para. .è3.a seno a. raula.tian deo gazes casbue dans un plan parallèle au sens de circulation des gaz de combus- tion traversant le passage à gaz 7 pour atteindre un collecteur 33 raccordé à la partie supérieure de la chambre de combustion, au collecteur 15.
Les trois tubes de la série suivante,soit les tubes 30b, s'élèvent jusqu'au niveau Z et sont également coudas entre la ni- veau X et la niveau Z pour s'écarter du passage à gaz et contour- ! non la membrure 32. Ils l'étendent ensuite horizontalement suivant le niveau X jusqu'au point B, où ils prennent la même allure que les tubes 30a au point A.
Les tubes 30c, 30d, 30e et 30g atteignent respective- ment de la même manière les -pointu C, D, E,F et G. Les parties horizontales des tubes 30a, 30c, 30e et 30g sont juxtaposées au niveau Y et les parties horizontales des tubes 30b, 30d et 30f sont juxtaposées au niveau Z.
Les tubes 30 qui se trouvent à droite do l'axe central atteignent de façon semblable dos points situés à gaucho do cet axe. Ainsi,les tubes 30h,30j et 30l atteignent rospectivement les points H, J et L, et ils comportant des sections horizontales se plaçant au niveau Y, tandis que los tubes 30, 30b et 30m atteignent les points I, K et M et comportent des sections hori- zontales au niveau Z.
Pour contourner les membrures 32, les tubes 30h - 30m présentent,entre les niveaux X, Y et Z, des coudes orientés vers la chambre do combustion et les section* horizontales de ces tubes sont disposées du cote des sections horizontales des tubes 30a - 30g qui est tourné vers la chambre do combustion.
Chacune des membrures 32a, 32b, 32c et 32d forme un caisson et joue le rôle de support pour un tirant 12. Les extré- mités inférieures des tirants 12 sont reliées à l'écran qui tapis-
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se la partie inférieure de la paroi postérieure comme il est décrit de façon détaillée dans le brevet belge de même date de
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la Demanderesse corresporidant à la demande de brevet anglais n 37.040/65'Comme l'indique la Fig.3 certains des tubes 30 devient pour laisser place aux tirants 12. La membrure 32a est soutenue par les parties des tubes 30 qui vont aux points H et J.
Les membrures 32b, 32c et 32d coopèrent de même avec les parties des tubes 30 qui vont aux points K et M,A et C, et E et C respectivement. Los sections dos tubos atteignant le point D no sont pas utilisées pour supporter la paroi. Aux points I, L,B et F, les tubes maintiennent également la paroi postérieure.
Aux points Il et J les tubes 30 sont pourvus chacun d'une
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'traverse 35 a' dtondant sur les trois tubes et reposant sur des oreilles 36 soudées à coux-ci.Des barres 37,fixées aux traverses 35 par une articulation oscillante 38, descendent jusqu'aux extrémités de la membrure 32a et y sont fixées par des articu- lations 39, qui permettent un pivotement limité de la barre 37 par rapport à la membrure 32a.
Les tirants 12 suspendue aux membrures 32a et 32c
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maintiennont la paroi PQnt61'.l(¯rt'(} dans la région inférieure des brûleurs et les membrures 32b out bd maintiennent la paroi postérieure dans la rlgLon llVltuc3l.tttt3Ma;sYtt supérieure. IJaJCtr6M.té supérieure de la pÍ.1'():t. p-l;. t; LÜU1O du passage à gaz tapissé de tubes inclinés est r.nsaCn t tâ..i.r ße:o.ao au moyen dos tubes situés aux points 1. L, D et 7. Au 001nt Il par exemple, les tubes 30 sont pourvu:; "."'H" iutro tl'lWC:rSO 40, prenant appui sur des oreilles 41 SO\1ûÔo'J diz. =.01.': :.l?QS.
Des barres 42 sont suspendues par dos ;,\;t.'; ..('.:.,,",:;..':)n.;3 oscillantes 43 il la traverse 40,chacune d"ollo" )';.,.1\: -: ..,. ,.'. Üd 'f4 ; un tirant 42a soudé à son oxtrômità i;'':;:-i')l1.i::: " un 'JJOC ,',5 Boudé entre dos tubes voisins 21.
COlll.":Jo l' 'ndi'4u,) la i',à*- , .. les tubes 30 sont coudés
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à leur extrémité supérieure pour rejoindre les collecteurs principaux 33 et les ressorts par lesquels les tubes sont suspend- dus sont fixés aux tubes plutôt qu'au collecteur principal; le coude des tubes leur permet de se déplacer pendant que le
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6.érateur fonctionne. Les ressorts par lesquels les tubes sont soutenus aux points H, ', K, Me A, C, 2, et 0 sont semblables @ les ressorts par lesquels les tubes sont soutenus aux points I, L B et F sont, bien que semblables entre eux, prévue puor supporter une charge plus faible que les ressorts par les. quels les tubes sont soutenus aux points M, J etc.
Comme l'indique la Fig.l les croupes de tubes aux pointe
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gaz M Il10ntent à travers l'encorbellement 50 et devant l'admission du passages gaz latéral, l'écart entre los groupes de tubes étant suffisant pour laisser circuler les gaz librement.Si lbn e3uicm 3 es tubes 30 do la manière décrite, non seulement on .t,Lrrw wx support pour la paroi postérieure sans que la libre circulation dos gaz de combustion ne soit entravée maia les l)é\rt <}) horizontales des tubes pormottont que les dilatations zot les contractions relatives se produisant taciler.'1ent.On : smpacrdr r quo l'agencement particulier représente sur la Fig.3 pui3Ho être modifie pour qU'il s'adnpto à un nombre do tubes bupt.'ricnr ou inférieur à trente-neuf.
Il est également évident que, lus r,irabrures 32 se trouvant en quoique sorte dana un tunnel, leurs longueurs peuvent ne pas être égales, chaque mem- brure pouvant porter doux tirants ou davantage au lieu d'un seul. Do telles membrures plus longues sont représentées sur la Fig. 2
Les tubes 51 formant l'encorbellement 50 partent en @ parallèle des collecteurs horizontaux 52 alimentés par les con- duits 52a et un dispositif d'étanchéité est prévu entre ces tubes . et le tube 21,comme la Fig.3 l'indique de façon détaillée.
Des blocs verticaux 53 sont soudés aux surfaces externes des tubes 51 . pour former une surface plane continue, tandis que des blocs 54,
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parallèles aux tubes 21, sont soudés aux surfaces internes des tubes 21 pour former une surface plane continue en contact de
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.Ffi., ". . > ''''' ' -,'frottement avec celle que forment les blocs 54. es autres blocs ! 55,qui sont reliés aux tubes 21 forment une surface en alignement ! à laquelle peut être fixée l'enveloppe.
Comme l'indique la Fig.4,les tubes verticaux auxquels sont reliés les tubes inclinés 21 des parois antérieure et latérales sont disposés par groupes 10. Chaque groupe 10 s'ouvre
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dans le collecteur. relié par un conduit 14a à un collecteur principal. 15 prévu transversalement au-dessus du passage à gaz et au milieu de celui-ci. Le collecteur 15 communique avec deux
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descentes lea et les descentes 15a alimentent un groupe de pool- "P"Iootouro denrr 60. Chaque collectour 60 se trouve à l'exté- ,.rieur do la paroi correspondante du paseage à gaz et est racoor" dé à un groupe 11 de tubes verticaux dont les collecteurs de sortie 61 mènent éventuellement aux plateaux do surchauffeur.
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Les intervalles entre les tuboo dos groupes 10 et 11 sont fermés ) par des "bandes, de sorte que cas tubas foyMont une paroi-6cran.
Les tubes des groupes 10 et 11 peuvent âtre de même diamètre maïs$ pour tenir compte du volume do fluide plus .important traversant les tubes des groupes 11, on peut donner à
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ceux-ci un diamètre supérieur à C<eiuî dos tubas des groupes 10.
Dans 1)agenceinont rel)r6sc;,ritd sur la Fîg-4e le mélange . a$efteotuo de faqon simple et un second passage est avantageuse- : ment prévu. De plus., les collecteurs 60 par lesquels les tubes du second passacû 5o,it 11,illent±- peuvent être prévus à lyextérieur du pas:,c gaz, ce qui les rand accessible et ne les expose pas diroctcnent ..'!..t il> iJ.:>ii;' -j la chanbra de combtis- tion.
Dans la L.1 > P.j., ', ,: '.¯;.: on utilisi des'tubes inclina:; ,1s7?1' t.'.-.H.-?r ',n;< ; 1.i, ;:,;:üt,,',E3 à gaz vertical ' et le passage à gaz wa,c:x,.z.. t.u :x.vaau i3, les tubes 21 qui se
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terminent dans la paroi postérieure sont reliés à des tubes (non représentée sur la Fig.5) qui s'élèvent devant le passage à gaz latéral 7 de la manière déjà décrite. Chacun dos tubes 21 qui se termine à la paroi antérieure et aux parois latérales est raccordé par un prolongement 65 à un collecteur 66 longeant extérieurement et latéralement ces parois. Le collecteur 66 s'ouvre dans un distributeur parallèle 67, qui alimente les tubes 210 par des conduits 68.
Cornue l'indique la Fig.6, chaque tube 21 est raccordé à son extrémité de sortie à un élément do jonction 69 forme de deux culots placés fond contre fond de facon à ne laisser subais- ter aucun passage entre eux. L'intérieur de l'un des culots a le même .diamètre que le tube 21 et s'ouvre dans la prolongement latéral 65. L'intérieur de l'autre culot 69b est do plus grand diamètre c'est-à-dire d'un diamètre égal à celui du tube 210,où il est alimenté par le conduit 68 partant latéralement du oulet 69b.
Immédiatement avant son raccord à l'élément de jonction 69, chaque tube 21 est légèrement coudé en 21b, de façon que l'inclinaison du tube 210 colt supérieure à celle do la majeure partie du tube 21 auquel il est raccordé . Grâce à cotte inclinai son plus prononcée, l'espace entre les tubes 210 est le môme que celui qui sépare les tubes 21, bien quo le diamètre des premiers soit supérieur à celui des seconds. En utilisant des démonta de jonction tels que l'élément 69, on obtient une sur- face lisse à l'intérieur du passage à gaz.
Dans la forme d'exécution qui a été décrite, l'écran est formé par les tubes 21 dont les ailettes sont soudées entre elles. On peut toutefois envisager de souder des borda d'organes d'espacement aux tubes voisins ou de former un écran de tubes tancent .