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"Générateur de vapeur à circulation naturelle"
La présente inventjon se rapporte à un générateur de vapeur à circulation naturelle et à afflux longitudinal des gaz dans une chambre de foyer allongée, revêtue de tous cotés de tubes réfrigérants, et dont la paroi arrière étan- che, constituée par des tubes et située transversalement au flux de gaz, se compose d'éléments disposés verticalement ou presque verticalement, reliant les branches dès tubes Coudés à la manière d'un U, lesquels forment avec les tubes disposés sur la paroi extérieure arrière de la chaudière, une cage tubulaire enfermant les surfaces de chauffe de con-
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tact et reliée à un répartiteur inférieur et à un collec- teur supérieur.
Dans la construction moderne des chaudières à vapeur, on s'efforce de réaliser un mode de construction aussi compact que possible, pour pouvoir amener à l'endroit de montage, la chaudière assemblée à l'état fini à l'ate- lier. Il importe dès lors d'agir de telle sorte qu'une bonne accessibilité aux surfaces de chauffe soit créée, en vue de faciliter le nettoyage et rechange des surfaces de chauf- fe ou des éléments de celles-ci.
On aonnait déjà un générateur de vapeur, dans lequel une cage tubulaire peut être utilisée, comme un en- semble complet, à la place de la paroi tubulaire par ail- leurs usuelle, en tant que fermeture de la chambre de foyer.
Cette cage tubulaire constitue en même temps la paroi arriè- arrière re de la chambre de foyer et la paroi extérieure/de la chaudière, d'autres tubes formant des surfaces de chauffe intercalées pouvant être insérées entre les tubes de ces parois.
Les différents éléments des surfaces de chauffe formées par ces tubes doivent être montés parallèlement du coté de l'eau dans le cas d'une circulation naturelle, de telle sorte qu'ils partent d'un répartiteur inférieur et débouchent dans un collecteur supérieur. Selon une autre conception des éléments des surfaces de chauffe, il n'est pas possible d'éviter que différents éléments tubulaires soient fortement chauffés, tandis que d'autres ne le sont que faiblement, et qu'en particulier, différents tubes pa- rallèles de la paroi arrière de la chambre de foyer soient ortement chauffés et d'autres faiblement.
Ceci peut avoir pour conséquence qu'une circulation non contrôlée s'établis- se automatiquement dans les éléments des surfaces de chauffe, c'est-à-dire que les tubes fortement chauffés aient un afflux ascendant, mais les tubes faiblement chauffés un afflux des-
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cendant ou, ce qui est particulièrement dangereux, que la circulation stagne dans les différents tubes faiblement chauffés, à tel point que des bulles de vapeur se déposent ici et percent les tubes.
Le problème posé par la présente invention con- siste à empêcher, dans les chaudières du type cité ci-avant, un reflux dans les éléments tubulaires plus faiblement chauf- fés et une stagnation de la circulation, de façon qu'une séourité de fonctionnement du générateur de vapeur soit obtenue.
Pour résoudre ce problème; il est proposé, pour un générateur de vapeur à circulation naturelle du type cité ci-avant, que les tubes de la paroi arrière de la chambre de foyer partent des tubes de la paroi extérieure de la chaudiè- re en formant des passages inférieurs pour les gaz et que les surfaces de chauffe de contact soient constituées cha- cune par des tubes assemblés en une plaque à méandres dispo- sée dans un plan vertical, montés parallèlement dans le flux de l'eau et dontles raccords d'entrée et de sortie se si- tuent aux tubes de la paroi extérieure de la chaudière.
De cette façon, un reflux est empêché avec oerti- tude dans les différents éléments des surfaces de chauffe, car en raison du pliage alternatif répété à la manière d'une plaque à méandres, les tubes chauffés par contact sont plus longs que les tubes de la paroi arrière de la chambre de foyer, fortement chauffés et protégeant les tubes en plaque à méandres contre le rayonnement. La quantité de vapeur pro- duite dans ces tubes est également augmentée par la plus grande longueur, c'est-à-dire que la vitesse de la vapeur sortant de ceux-ci est plus élevée, de sorte qu'un reflux ou une stagnation est impossible.
La sécurité de fonctionnement du générateur de vapeur est Par conséquent augmentée par la présente invention et ce générateur peut recevoir en outre une, grande surface/ de chauffa
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réalisée d'une manière extrêmement compacte.
De préférence, on prévoit, entre le fond de la chambre de foyer t l'entrée de la surface de chauffe de contact, une chambre modifiant le sens des gaz, sur la paroi arrière de laquelle se développent les tubes de la paroi extérieure de la chaudière, qui servent de répartiteurs pour les tubes en plaque à méandres et pour les tubes entourant ceux-ci, coudés à la manière d'un U.
Les dérivations des tubes formant la paroi arrière de la chambre de foyer peuvent pénétrer dans les tubes de la paroi arrière de la chaudière ou peuvent être raocordées à un collecteur situé à la hauteur du niveau d'eau moyen du tambour. Ceci dépend de la circulation désirée de l'eau.
Si les dérivations aboutissent dans les tubes de la paroi extérieure de la chaudière, il est avantageux de protéger c contre le chauffage les sections des tubes de la paroi exté- rieure, disposées dans la zone de la chambre modifiant le sens des gaz.
Le tambour de séparation de vapeur est monté de préférence dans le sens longitudinal de la chaudière et la cage tubulaire contenant les surfaces de chauffe de contact est prévue entre ce tambour et la paroi extérieure arrière de la chaudière.
La paroi arrière de la chambre de foyer est de préférence conçue de telle sorte que deux tubes partent chacun d'un tube de la paroi extérieure de la chaudière et soient reliés l'un à l'autre dans la zone de la paroi arriè- étanche re et, d'une manière/aux tubes voisins.
Les dessins annexés représentent un exemple de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale verticale d'un générateur de vapeur;
La figure 2 est une coupe horizontale selon la
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ligne II-II de la figure 1;
La figure 3 est une coupe transversale verticale selon là ligne III-III de la figure 1 (sans les tubes de la paroi -arrière de la chambre de foyer);
La figure 4 est une même coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 1; et
La figure 5 est un détail à une échelle agrandie.
La chambre de foyer allongée 1 du générateur de vapeur est revêtue de tous côtés de tubes réfrigérants 2 qui partent des répartiteurs inférieurs 3 et aboutissent dans le collecteur supérieur 4. Le tambour de séparation de vapeur 5 se situe dans le sens longitudinal de la chaudière et s'étend sur une partie de sa longueur entière, la partie subsistant derrière le tambour servant au montage d'une sur- face de chauffe intercalée..
Cette surface de chauffe intercalée se compose de tubes 6 assemblés chacun en une plaque à méandres disposée dans un plan vertical, montés parallèlement au flux de l'eau et raccordés aux tubes 7 de la paroi extérieure arriè- re de la chaudière. D'autres tubes 8 partent de ces tubes 7, entourent à la manière d'un U l'ensemble des surfaces'de chauffe formées par les tubes 6 en plaque à méandres et for- ment en même temps la paroi arrière de-la'chambre de foyer.
Les tubes 7 portant les tubes 6 et 8.sont-assemblés, avec un répartiteur. inférieur 9 et un collecteur supérieur 10, en une cage tubulaire qui peut être introduite, comme un ensemble complet, par la paroi arrière de la chaudière. Une chambre 11 modifiant le sens des gaz est prévue entre le fond de la chambre de foyer et les tronçons tubulaires horizontaux et inférieurs 8. les tubes réfrigérants 9 de la chambre de foyer sont cintrés à la manière d'un 1 (figure 3) approximativement sur la longueur du tambour 5 et entera une section droite
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en l'orna de losange.
Dans la partie dépassant le tambour 5, les tubes 2' passent rectilignement sur les parois latérales et soi.t raccordés aux collecteurs 12 situés à la hauteur du niveau d'eau moyen et reliés au collecteur 10. Les tubes de trop-plein 13 partent de ce collecteur 10 et aboutissent à la chambre vapeur du tambour 5 et les tubes de reflux
14 dérivent de l'endroit de liaison des collecteurs 10 et 12 et parviennent au système répartiteur. Le tambour 5 est relié au système répartiteur par l'intermédiaire de tubes de des- cente 15. Les tubes de descente, les tubes de reflux, les répartiteurs et les collecteurs forment une oharpente de soutien tubulaire.
Comme représenté, les tubes 6 sont en substance Plus longs que les tubes 8 fortement chauffés, et ce grâce à un pliage alternatif répété. En raison de l'augmentation (liée à ce pliage) de la quantité de vapeur dans les tubes 6 par rapport à celle produite dans les tubes 8, la vitesse de la vapeur devient plus grande et un reflux de l'eau dans les tubes 6 est impossible. Les tubes 8 protègent les tubes 6 contre le rayonnement.
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"Steam generator with natural circulation"
The present invention relates to a steam generator with natural circulation and longitudinal flow of gases in an elongated hearth chamber, coated on all sides with refrigerant tubes, and the sealed rear wall of which, formed by tubes and located transversely. gas flow, consists of elements arranged vertically or almost vertically, connecting the branches of the bent tubes in the manner of a U, which form with the tubes arranged on the rear outer wall of the boiler, a tubular cage enclosing the heating surfaces
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tact and connected to a lower distributor and an upper collector.
In modern steam boiler construction, efforts are made to achieve as compact a design as possible, in order to be able to bring the assembled boiler in the finished state to the workshop to the place of installation. It is therefore important to act in such a way that good accessibility to the heating surfaces is created, in order to facilitate cleaning and replacement of the heating surfaces or parts thereof.
A steam generator has already been developed in which a tubular cage can be used as a complete assembly instead of the otherwise customary tubular wall as a closure for the hearth chamber.
This tubular cage constitutes at the same time the rear rear wall of the hearth chamber and the outer wall / of the boiler, other tubes forming interposed heating surfaces which can be inserted between the tubes of these walls.
The different elements of the heating surfaces formed by these tubes must be mounted parallel to the water side in the case of natural circulation, so that they start from a lower distributor and open into an upper collector. According to another design of the elements of the heating surfaces, it is not possible to prevent different tubular elements from being strongly heated, while others are only slightly heated, and that in particular, different parallel tubes. of the rear wall of the firebox are strongly heated and others weakly.
This can have the consequence that an uncontrolled circulation is established automatically in the elements of the heating surfaces, that is to say that the strongly heated tubes have an ascending inflow, but the weakly heated tubes an influx of heat. -
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ash or, which is particularly dangerous, that the circulation stagnates in the various weakly heated tubes, to such an extent that vapor bubbles are deposited here and pierce the tubes.
The problem posed by the present invention consists in preventing, in boilers of the above-mentioned type, back flow in the more slightly heated tubular elements and stagnation of the circulation, so that a safe operation of the heater. steam generator is obtained.
To resolve this problem; it is proposed, for a naturally circulating steam generator of the type mentioned above, that the tubes of the rear wall of the firebox leave the tubes of the outer wall of the boiler, forming lower passages for them. gas and that the contact heating surfaces each consist of tubes assembled in a meandering plate arranged in a vertical plane, mounted parallel in the flow of water and whose inlet and outlet connections are are located on the pipes in the outer wall of the boiler.
In this way, backflow is prevented with certainty in the different elements of the heating surfaces, because due to the repeated reciprocating bending in the manner of a meander plate, the contact-heated tubes are longer than the tubes of the rear wall of the firebox, strongly heated and shielding the meandering plate tubes from radiation. The amount of steam produced in these tubes is also increased by the greater length, i.e. the speed of the steam leaving them is higher, so that reflux or stagnation is impossible.
The operational safety of the steam generator is therefore increased by the present invention and this generator can furthermore receive a large heating area.
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made in an extremely compact manner.
Preferably, there is provided, between the bottom of the hearth chamber and the entrance to the contact heating surface, a chamber modifying the direction of the gases, on the rear wall of which the tubes of the outer wall of the chamber develop. boiler, which serve as distributors for the meandering plate tubes and for the tubes surrounding them, bent like a U.
The by-passes of the tubes forming the rear wall of the firebox can penetrate the tubes of the rear wall of the boiler or can be connected to a manifold located at the height of the average water level of the drum. This depends on the desired circulation of the water.
If the by-passes terminate in the tubes of the outer wall of the boiler, it is advantageous to protect c against heating the sections of the tubes of the outer wall, arranged in the zone of the chamber modifying the direction of the gases.
The steam separation drum is preferably mounted in the longitudinal direction of the boiler and the tubular cage containing the contact heating surfaces is provided between this drum and the rear outer wall of the boiler.
The rear wall of the firebox is preferably designed such that two tubes each extend from a tube in the outer wall of the boiler and are connected to each other in the area of the sealed rear wall. re and, in a way / to neighboring tubes.
The accompanying drawings show an embodiment of the present invention.
Figure 1 is a vertical longitudinal section of a steam generator;
Figure 2 is a horizontal section according to
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line II-II of FIG. 1;
Figure 3 is a vertical cross section on line III-III of Figure 1 (without the tubes of the rear wall of the firebox);
Figure 4 is the same cross section along line IV-IV of Figure 1; and
Figure 5 is a detail on an enlarged scale.
The elongated hearth chamber 1 of the steam generator is lined on all sides with refrigerant tubes 2 which start from the lower distributors 3 and end in the upper manifold 4. The steam separation drum 5 is located in the longitudinal direction of the boiler and extends over part of its entire length, the part remaining behind the drum being used for mounting an interposed heating surface.
This interposed heating surface is made up of tubes 6 each assembled in a meandering plate arranged in a vertical plane, mounted parallel to the flow of water and connected to the tubes 7 of the rear outer wall of the boiler. Other tubes 8 start from these tubes 7, surround in the manner of a U all the heating surfaces formed by the tubes 6 in meandering plate and at the same time form the rear wall of the tube. foyer room.
The tubes 7 carrying the tubes 6 and 8 are assembled, with a distributor. lower 9 and an upper manifold 10, in a tubular cage which can be introduced, as a complete assembly, through the rear wall of the boiler. A chamber 11 modifying the direction of the gases is provided between the bottom of the hearth chamber and the horizontal and lower tubular sections 8. the cooling tubes 9 of the hearth chamber are bent in the manner of a 1 (figure 3) approximately along the length of drum 5 and will enter a straight section
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in the diamond ornament.
In the part protruding from the drum 5, the tubes 2 'pass straight over the side walls and are connected to the collectors 12 located at the height of the average water level and connected to the collector 10. The overflow tubes 13 leave of this manifold 10 and lead to the vapor chamber of the drum 5 and the reflux tubes
14 derive from the connection point of the collectors 10 and 12 and reach the distribution system. The drum 5 is connected to the distribution system by means of descent tubes 15. The descent tubes, the reflux tubes, the distributors and the collectors form a tubular support structure.
As shown, the tubes 6 are substantially longer than the strongly heated tubes 8, thanks to repeated reciprocating bending. Due to the increase (linked to this bending) in the quantity of steam in the tubes 6 compared to that produced in the tubes 8, the speed of the steam becomes greater and a reflux of water in the tubes 6 is impossible. The tubes 8 protect the tubes 6 against radiation.
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