Générateur de sapeur à circulation forcée. La présente invention a. pour objet un générateur de vapeur à circulation forcée. ap plicable aux locomotives. automotrices. véhi cules et navires.
Ce générateur de vapeur comporte un élé ment vaporisateur. un séparateur. un sur chauffeur, un réchauffeur d'eau et un ré chauffeur d'air, et il est caractérisé en ce que ces différent, échangeurs sont disposés sur deux passages horizontaux superposés re liés par un court passage vertical. dans les quels circulent les gaz chauds, l'élément va porisateur étant. constitué par un ensemble de tubes tapissant les parois du passage infé rieur. les autres éléments étant placés sur le trajet des gaz dans le passage supérieur.
Certaines forme < d'exécution particulières du générateur qui fait l'objet de l'invention peuvent présenter les particularités énumérée dans ce qui suit: Dans une de ces formas d'exécution. le li quide entre dans le réchauffeur d'eau situé à l'endroit où les gaz sont déjà refroidis. De là, il circule dans plusieurs conduits pré sentant une résistance au passage du fluide. de façon à égaliser la division du liquide en tre eux. et reliés chacun à une partie de l'é lément vaporisateur.
Les tubes de cet élément sont disposés pour former les murs, la sole, le toit du foyer. Ils sont, sur toutes les faces, soumis à la cha leur du foyer. L'ensemble est formé de lon gueurs de tubes sensiblement contiguës. en contact les unes avec les autres. De cette fa çon, la face extérieure est seulement reliée à une enveloppe étanche au gaz et à une sub stance isolante de poids léger, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une paroi réfractaire.
Le poids de l'ensemble et l'espace occupé sont relativement. petits. La réserve de cha leur est réduite aux parois fines des petits tubes formant la surface absorbant la chaleur et à la très petite quantité de fluide qu'ils contiennent, une telle réserve de chaleur est dés lors instantanément utilisable.
Les petits tubes longs et continus for ment des murs plans sur au moins cinq faces latérales du foyer et certaines portions de leurs longueurs traversent le courant des pro duits gazeux chauds de la, combustion pour augmenter la transmission de chaleur sans interruption. dans les longueurs de l'ensem ble telles qu'elles résultent de l'agencement rénérale. Au delà du foyer. elles constituent une longueur supplémentaire exposée au flux transversal des gaz.
Dans ladite forme d'exécution, le fluide circule dans l'élément vaporisateuY de façon constamment ascendante. Il ne passe jamais à. un niveau inférieur, ce qui empêche la for mation de poches de vapeur aux points hauts aux basses allures, poches de vapeur qui sont reconnues être une cause de danger. de coups de feu des tubes et de détérioration du générateur, en causant une interruption probable du service de celui-ci avec aug mentation du coût d'entretien.
Du fait de la présence d'une multiplicité de tubes reliés en parallèle et de la réduction du diamètre pour une grande production de vapeur. les tubes sont obtenus par courbure, de telle sorte que chacun d'eux peut être placé pour recevoir la même quantité de chaleur des gaz chauds par radiation et convection malgré les variations d'intensité de la source (le chaleur le long du parcours des produits de la. combustion depuis le brûleur jusqu'à la .ortie des gaz.
Les tubes sont de préférence assemblés par soudure et forment un mur plan de foz-er. Ils sont recourbés pour présenter une partie horizontale traversant le courant des gaz chauds et forment un mur à l'extrémité du foyer opposée au brûleur. Les rangées supé rieures sont supportées par les plus bases clans les zones de ga.z de différente tempé rature et disposées de manière différente, niais appropriée pour les surfaces de produc tion de vapeur. le surchauffeur et l'écono miseur.
On évite les coups de feu des tubes par l'arrangement des tubes et par l'action des moyens auxiliaires de réglage, afin d'assurer que les tubes de l'élément vaporisateur soient maintenus humides intérieurement.
La surchauffe de la vapeur est produite par un minimum (le surface de. tubes sans coups de feu. Cela est obtenu par l'élimina tion .du liquide non-vaporisé avant que le fluide n'entre dans le surchauffeur et par l'arrangement des tubes du surchauffeur par rapport aux autres tubes afin que la chaleur radiante du foyer ne les atteigne pas, tandis que les gaz approchant le surchauffeur sont assez chauds, mais pas trop, pour obtenir la température de la vapeur maxima désirée quand la plupart des tubes sont efficacement léchés par les gaz chauds.
Une telle forme d'exécution a été cons truite et soumise à (le longs et durs essais qui ont été satisfaisants. Elle peut fournir 10.001l hg de vapeur à l'heure, pèse<B>10.000</B> hg et occupe un espace de<B>2</B> m (i:5 (le haut. 1 m 40 de large et fi m de long.
Le dessin annexé représente. à. titre d'exemple, une forme d'exécution du généra teur de vapeur, objet de la présente invention.
La fig. 1 est un schéma montrant la dis position des surfaces de transmission de chaleur dans cette forme d'exécution et. indi quant le trajet des gaz et du fluide: La fig. ? est une élévation latérale de ce générateur (le vapeur et de ses accessoires: La. fig. 3 est une élévation latérale en coupe (lu générateur représenté sur la<U>fi-.</U><I>-2:</I> La fig. 4 est une vue en coupe horizon tale selon la. ligne 4-4 de la fi-.
La fi-. .5 est une vue en plan fragmen taire de la partie représentée sur la fi-.<B>6:</B> La fig. 6 est un détail à. plus grande échelle inoutrant la réalisation des partie placées entre les tubes sur le trajet des gaz de combustion. selon la ligne 6-6 de la fig. 5; La fi-. 7 est, une vue en perspective, cou pée suivant le plan 7-7 (le, la fig. ?, mon trant la disposition (le-quelques surfaces ab sorbant la chaleur: La fie. 8 est une section en bout sui vant la ligne 8-8 de la fi-. 3:
La fig. 8 A est une vue semblable suivant la ligne 8A-8A de la fig. 3: La fig. 9 est une vue semblable à la fig. 8 suivant la ligne 9-9 de la fi-. 3: La fie. 10 est une vue perspective partiel lement coupée avec l'enveloppe enlevée, pour montrer la disposition des tubes constituant le mur de foyer et les parties placées sur le trajet des gaz: .
La fig. 11 est une vue perspective partiel lement coupée. avec enveloppe enlevée, pour montrer la disposition du réchauffeur d'eau et du surchauffeur. Il est noter que cette vue peut être superposée 'a celle de la fig. 10 pour constituer un ensemble complet des surfaces de transmission de chaleur et du foyer; La fie. 12 est une vue fragmentaire mon trant la, manière selon. laquelle les parties droites des tubes sont assemblées par des coudes de retour de rayon zéro pour former un mur de foyer plan ne requérant aucun re vêtement réfractaire; La fia. 13 est une vue en coupe suivant la ligne 19-19 de la fie. 12: La fi-. 14 est une vue en coupe suivant.
la ligne 20-?0 de la fie. 13; La fie.<B>15</B> est une vite en bout du cha peau formant la liaison entre tubes, ou coude de retour de rayon de courbure nul; La fie. 16 est un détail d'élévation laté rale, partiellement en coupe, montrant la ma nière de supporter les tubes-d'un mur plan par les parties de la charpente extérieure; La .fie. 17 est une vue en coupe verticale axiale du séparateur; La fig. 18 est une vue en coupe selon la ligne 24-24 de la fig. 17:
La fig. 19 représente un détail de protec tion des liaisons entre l'élément vaporisateur et le séparateur à leur passage à, travers les gaz chauds; La. fie. 20 est une vue en coupe selon la, ligne 26-26 (le la, fie. 19: La fie. 21 est une vue en coupe des moyens d'étanchéité pour le passage des tubes à travers une tôle de division; La fie. ?? est une vue perspective d'une portion de tube courbée pour former une partie de mur formant les deux faces laté rales et barrière du foyer:
La fig. 23 est une vue perspective d'une portion de tube courbée pour former une an tre partie d'un mur plan pour les deux faces latérales et l'arrière d'un foyer et aussi une partie d'un faisceau de tubes léchés par les gaz chauds < < l'extrémité arrière du foyer, coo pérant avec un faisceau de tubes. comme dans la. fig. ??. pour le soutien des deux murs la téraux et du mur arrière;
La. fig. ?-1 est une vue perspective d'une autre portion de tube courbée pour former une partie de la sole du foyer avant qu'une se- cond-- partie ne soit courbée pour former une partie de. deux murs latéraux et le mur ar rière: La fie. ?5 est une vue perspective d'une portion de tube courbée pour former une par tie du toit. du foyer et laissant un espace en tre l'extrémité du toit et l'extrémité du foyer polir que les gaz aillent de bas en haut et passent au-dessus du toit:
La fie. ?6 montre la courbure d'un des tu bes formant le réchauffeur d'eau entre les col- lecteurs d'entrée et<B>de</B> sortie, lesdits collec teurs étant verticaux. ces sections du tube formant respectivement une couche plane horizontale transversale au flux de gaz, une paire de boucles transversales pour supporter une couche plan au-dessus de celle-ci et une section du mur du passage de gaz sur les faces latérales opposées;
La fi-.<B>-27</B> montre la. courbure des tubes formant le surchauffeur entre les collecteurs d'entrée verticaux et le collecteur de sortie vertical: La fi-. 28 est une représentation schéma- tique des couche:
horizontales du slirclla.lif- feur entre le collecteur d'entrée et de sortie verticaux. avec la prise de vapeur saturée pro venant du collecteur séparateur et l'orifice d'évacuation de la vapeur surchauffée avec nue vanne d'étranglement qui règle le débit de vapeur à utiliser et une vanne servant au dégagement de vapeur avant l'ouverture de la vanne d'étranglement.
Le générateur de vapeur à circulation forcée est représenté schématiquement sur la fig. 1 qui indique le circuit des gaz, celui (le l'eau et la succession (les contacts avec les sections de la surface transmettant la cha leur. Celles-ci sont contenues à l'intérieur des lignes en traits mites qui indiquent les murs de l'enveloppe.
Le circuit pour le liquide et sa v,ilieur comprend des séries de longs tubes de p"tits diamètres intérieurs ?06. ?O7, 2()8. 20. 210. reliés en parallèle: cinq tubes sont ici repré sentés et forment un élément vaporisateur. jusqu'à un élargissement situé à l'extrémité de cette section génératrice de vapeur. Mar- gissement qui constitue un séparateur divisant la. vapeur et le liquide. La vapeur saturée passe ensuite, sans entraîner le liquide.
dans un surchauffeur ?4?. Le fluide qui par vient au séparateur ?3? comporte un excès de liquide. de façon à maintenir constam ment mouillée la. surface intérieure des tubes de l'élément vaporisateur et éviter les dépôts solides. Ce liquide, non-vaporisé. est finale ment séparé dans le séparateur 23? et soutiré de façon rézlable. comme on le verra ci- après.
Les parties du générateur sont disposées en deux étages à l'intérieur (le murs verti caux communs aux deux étages. L'étage in férieur est occupé par le foyer à murs laté raux plans avec des murs de tubes nus hori zontaux sur cinq faces. la sixième face com portant un brûleur et des réfractaires qui l'entourent. A l'extrémité arrière (lu foyer est prévu un faisceau de tubes horizontaux 228 disposés transversalement. Les gaz cliaurls de la combustion passant de l'étage inférieur à l'étage supérieur. à. l'extrémité arrière 248.
sont conduits dans un passage horizontal au- dessus du foyer et parviennent à un réehaiif- feur d'air ?8-1 placé au-dessus du brrîleur. avant leur :ortie. L'étar;e supérieur est oc- cripé par le surchauffeur 242 qui est. pi-oté2:
é (le la chaleur radiante du foyer. partielle ment par sa position et partiellement par le faisceau de tubes 228 de l'étage inférieur. L'étage supérieur est aussi occupé par un i-é- cha.uffeur d'eau ?02, par certaines con nexions, par le séparateur 232 logé entre le réchauffeur d'eau 2<B>W</B>2 ct le surchauffciir ?4\? (fi-. 4). Le réchauffeur d'eau 212 1-st disposé à l'extrémité la plus froide du pas sage des gaz.
Il rçoit le liquide d'une pompe de manrnuvre \389 dont la vitesse détermine 1c débit: comme on le voit. elle est reliée au bac d'alimentation ou à tout autre réservoir de liquide par un appareil approprié pour réchauffer le liquide.
Le réchauffeur<B>211-2</B> comprend deux collecteurs verticaux d'entrée et de sortie. respectivement 200 et<B>24-0</B> (fig. -1), reliés par des couches de tubes plans sinueux horizontaux en parallèle, formant un faisceau de tubes ?0? dont la surface est de préférence proportionnée au débit de liquide. en quantité et pression, au débit de gaz, à la température du gaz et à la vitesse relative du gaz et du liquide, de manière qu'il n'y ait aucune formation de vapeur (--ii cet endroit.
Le liquide du collecteur de sortie \301 de l'économiseur est conduit par un tube \_'0 (fig. 10<B>)</B> à des tubes 904 d'où le liquide est alors divisé en parties égales et passe dans de nombreux tubes longs de l'élément vapo risateur. Dans la, forme d'exécution repré sentée, il v a cinq longs tubes de petit. dia mètre intérieur dans l'élément vaporisateur et cinq éléments \305 imposant nue résistance à la circulation du liquide.
Chacun de éléments 205, par sa résistance au passa_,,e du liquide, entraîne une chute de pression plus grande que celle obtenue le long de chaque tube générateur qu'il dessert: on ,i#- snre ainsi une égale division du liquide Pri- v ové dans chacun ries longs tubes ?0(;
, 20)7. 208, 209 et 210 constituant l'élément vapo risateur et qui forment. la sole, les deux inui-s latéraux et le toit du forer, ,ainsi qu'un fais- ceau de tubes à l'extrémité arrière dit foçer. comme il sera expliqué ci-,iprès.
La grande lono,uour de eliacun de ces iu- hes ,générateurs est divisée <B>vil</B> portions ii tra vers lesquelles le fluide circule ment mais toujours horizontalement et de bas en haut. La vapeur s'y forme sans créer de poches et chacun d'eux a une forme et une place spéciales, de manière à former des murs de métal tout en recevant la même quantité de chaleur en même temps qu'une alimentation égale de liquide et, par suite, fournissant dans des conditions égales et voulues la quantité de vapeur cherchée.
La. première portion de la longueur de chacun des cinq tubes générateurs est cour bée pour former une couche plane ayant la longueur totale du foyer. Un de ces cinq tubes est représenté fig. 24: l'extrémité d'en trée est reliée à la sortie de l'élément résis tant 205.
L'extrémité de sortie de la première por tion de chacun des tubes générateurs, consti tuant une partie de la sole du foyer, est re liée à l'extrémité d'entrée de la seconde por tion qui forme une partie des murs plans la téraux et du faisceau de tubes 228. Les con nexions sont faites en amenant chaque tube vers la façade du foyer de bas en haut à une portion latérale des tubes à différents ni veaux dans le mur latéral, comme on le voit en 211, 2l2, 213. 214 et 215 (fig. 10). Le diamètre du tube est élargi pour permettre à la vapeur de se former.
La seconde portion de la longueur d'un tube générateur est convenablement confor mée pour tapisser un mur latéral, la face ar rière et l'autre mur latéral. Les courbures des tubes sont de rayon zéro: elles conduisent le tube à un niveau plus élevé autant de fois (tue cela. est nécessaire pour foi-mer un cin quième de la hauteur du foyer comme on le voit fig. ??. Pour former un faisceau de tubes a l'arrière du foyer et entre ses murs. clia- ctue tube dans la hauteur est. courbé pour passer plusieurs fois transversalement à tra vers le foyer d'1111 mur latéral à l'autre comme on le voit fig. <B>10</B> et 23.
Quand un tube est recourbé, à l'extrémité cl'un mur latéral. pour monter d'un niveau au niveau immédiatement supérieur, il est rae.eordé par un coude de retour de rayon de courbure nul qui ne présente pas de partie dépassant à l'extérieur, afin de permettre le contact des portions adjacentes de tubes. De tels coudes de retour seront décrits en détail ci-après. Ainsi est formé en cet endroit un mur de tubes nus qui ne nécessite aucun ré fractaire et qui absorbe la chaleur du foyer pour vaporiser le liquide, le mélange de li quide et de vapeur montant toujours à un niveau plus élevé ou s'écoulant horizontale ment mais n'allant jamais de haut en bas.
La troisième portion de la longueur de chaque tube générateur est courbée pour for mer, comme il est représenté fig. 10, en 230, le toit du foyer. La longueur totale des tubes dans cette partie est moindre que la longueur du foyer comme on le voit aux fig. 10 et 25. Les seconde et troisième portions de la lon gueur du tube sont reliées par d'autres coudes à l'extrémité avant d'un mur de façade et à travers l'extrémité de façade du toit. Chaque tube est alors recourbé en dehors du plan du toit et au-dessus de celui-ci, de chaque côté du séparateur collecteur cylindrique vertical 23? placé au-dessus du foyer.
Les longueurs de tubes adjacentes dans les murs latéraux sont réunies à l'extrémité de façade du mur par un coude de retour de rayon intérieur nul ainsi qu'il est montré sur les fig. 12 à 15. Les longueurs de tubes 221 et 222 sont mises en contact sur toute leur longueur: l'extrémité d'un tube à un bout est soudée à l'extrémité d'un tube ad jacent au même bout avec dépôt du métal de soudure aux extrémités pour boucher les espaces en forme de V sur l'une et l'autre face. de part et d'autre du point de tangence des tubes, comme il est indiqué en \?\?3 et 224.
Le métal de soudure est. aussi étendu à tra vers le point de tangence, de manière à em pêcher les deux tubes de se séparer, comme indiqué en 225. Le contour extérieur résul tant des extrémités de tubes combinés est alors (le la nature (le deux demi-cercles avec un rectangle entre eux (fig. 13) et les tubes sont soudés en ??ï avec un chapeau 22û dont le contour est égal à celui des extrémités (le tubes réunis comme il est indiqué.
On réalise ainsi une jonction qui est un coude de re-
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tour <SEP> de <SEP> rayon <SEP> intérieur <SEP> nul. <SEP> <B>A</B> <SEP> cette <SEP> jonction.
<tb> la <SEP> section <SEP> réservée <SEP> au <SEP> passage <SEP> du <SEP> flux <SEP> se
<tb> trouve <SEP> ainsi <SEP> augmentée. <SEP> Cette <SEP> disposition <SEP> est
<tb> avantageuse <SEP> parce <SEP> qu'elle <SEP> diminue <SEP> la <SEP> résis tance <SEP> du <SEP> passage <SEP> du <SEP> fluide <SEP> à <SEP> un <SEP> coude <SEP> aussi
<tb> aigu.
<SEP> Le <SEP> chapeau <SEP> peut <SEP> avoir <SEP> une <SEP> épaisseur
<tb> appropriée <SEP> à <SEP> sa <SEP> forme <SEP> et <SEP> plus <SEP> grande <SEP> que <SEP> l'é paisseur <SEP> du <SEP> tube <SEP> pour <SEP> résister <SEP> à <SEP> la <SEP> pression
<tb> élevée, <SEP> mais <SEP> au <SEP> bord <SEP> de <SEP> soudure <SEP> il <SEP> a <SEP> de <SEP> préfé rence <SEP> la <SEP> même <SEP> épaisseur <SEP> que <SEP> le <SEP> tube.
<tb>
Quand <SEP> les <SEP> tubes <SEP> passent <SEP> de <SEP> bas <SEP> en <SEP> haut.
<tb> du <SEP> toit <SEP> du <SEP> foyer <SEP> au <SEP> séparateur, <SEP> ils <SEP> traversent
<tb> une <SEP> tôle <SEP> de <SEP> séparation <SEP> <B>231</B> <SEP> en <SEP> alliage <SEP> métalli que <SEP> approprié, <SEP> capable <SEP> de <SEP> supporter <SEP> sans <SEP> dé térioration <SEP> la <SEP> température <SEP> et <SEP> la. <SEP> nature <SEP> chiini que <SEP> des <SEP> gaz. <SEP> Cette <SEP> tôle <SEP> forme <SEP> chicane <SEP> pour <SEP> les
<tb> naz <SEP> et <SEP> leur <SEP> impose <SEP> un <SEP> trajet <SEP> en <SEP> forme <SEP> de <SEP> U
<tb> à <SEP> branches <SEP> horizontales.
<tb>
Les <SEP> extrémités <SEP> de <SEP> ces <SEP> tubes <SEP> traversent <SEP> de
<tb> lias <SEP> en <SEP> haut <SEP> la <SEP> tôle <SEP> ?31, <SEP> pénètrent <SEP> tangentiel lement <SEP> dans <SEP> le <SEP> séparateur <SEP> ?3?. <SEP> Le <SEP> séparateur
<tb> est <SEP> fermé <SEP> par <SEP> un <SEP> trou <SEP> de <SEP> poing <SEP> approprié
<tb> ?33 <SEP> (fib. <SEP> 1î).
<tb>
Comme <SEP> les <SEP> portions <SEP> extrêmes <SEP> (les <SEP> lunes
<tb> \?16 <SEP> à <SEP> ??l1 <SEP> traversent <SEP> la <SEP> tôle <SEP> ?31. <SEP> il <SEP> est <SEP> né cessaire <SEP> que <SEP> le <SEP> trou <SEP> à <SEP> travers <SEP> la. <SEP> tôle <SEP> .soit <SEP> plus
<tb> grand <SEP> que <SEP> la <SEP> portion <SEP> courbe <SEP> et <SEP> ce, <SEP> (l'une
<tb> quantité <SEP> suffisante <SEP> pour <SEP> permettre <SEP> la <SEP> cour bure <SEP> du <SEP> tube <SEP> de <SEP> lias <SEP> en <SEP> haut <SEP> et <SEP> pour <SEP> coin penser <SEP> la <SEP> dilatation <SEP> et <SEP> le <SEP> retrait <SEP> de <SEP> cette <SEP> par tie <SEP> du <SEP> tube.
<tb>
En <SEP> conséquence, <SEP> la <SEP> ti,le <SEP> est. <SEP> fendue <SEP> comme
<tb> on <SEP> le <SEP> voit <SEP> fi-. <SEP> ?1 <SEP> et. <SEP> présente, <SEP> soudée <SEP> sur <SEP> elle,
<tb> une <SEP> pièce <SEP> sensiblement <SEP> conique <SEP> dans <SEP> l'inté rieur <SEP> de <SEP> laquelle <SEP> s'inscrit <SEP> la <SEP> courbure <SEP> <B>(lui</B> <SEP> tulle.
<tb> Cette <SEP> pièce <SEP> supporte <SEP> iiiiF# <SEP> t'ollerette <SEP> supérieiii-e
<tb> ?3-1. <SEP> Séparée <SEP> de <SEP> celle-ci <SEP> pair <SEP> un <SEP> aiineam <SEP> (le
<tb> remplissage <SEP> ?35, <SEP> est <SEP> prévile <SEP> une <SEP> autre <SEP> colle rette <SEP> ?31i;
<SEP> entre <SEP> ces <SEP> collerettes <SEP> est <SEP> logé <SEP> un
<tb> collier <SEP> mobile <SEP> ?3î <SEP> soudé <SEP> il <SEP> lai, <SEP> portion <SEP> <B>il,.</B> <SEP> tube
<tb> 1#n <SEP> ?3N. <SEP> comme <SEP> représenté. <SEP> 11 <SEP> (-fi <SEP> rémlle <SEP> etlie
<tb> coliiiiie <SEP> la <SEP> portion <SEP> ale <SEP> tube <SEP> ?1G <SEP> changés <SEP> dF- <SEP> lon F,vlietli' <SEP> par <SEP> rapport <SEP> à <SEP> la <SEP> tôle <SEP> ?31. <SEP> <B>If-</B> <SEP> colliF-r <SEP> :;
ï
<tb> glisse <SEP> entre <SEP> 1(#s <SEP> collerettes <SEP> '? <SEP> U <SEP> et <SEP> ? <SEP> -1 <SEP> l'onai tii < iiit <SEP> une <SEP> obturation <SEP> pour <SEP> les <SEP> @g'az <SEP> <B>011</B> <SEP> lil11i taint <SEP> la <SEP> fuite <SEP> de <SEP> gaz <SEP> du <SEP> foyer, <SEP> qui <SEP> sont <SEP> iïiaiiii te-inis <SEP> au-dessus <SEP> de <SEP> la <SEP> pression <SEP> atniosphéri-
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que <SEP> et <SEP> à <SEP> une <SEP> pression <SEP> supérieure <SEP> à <SEP> celle <SEP> du
<tb> second <SEP> passage <SEP> des <SEP> gaz <SEP> au-dessus <SEP> du <SEP> foyer.
<tb>
Le <SEP> .séparateur <SEP> ?3? <SEP> est <SEP> une <SEP> chambre <SEP> cylin dri(luF@ <SEP> placée <SEP> sur <SEP> le <SEP> circuit <SEP> du <SEP> fluide, <SEP> rece vant <SEP> l'extrémité <SEP> de <SEP> chacun <SEP> des <SEP> tulles <SEP> de <SEP> l'élé ment <SEP> vtiporlsateur. <SEP> Les <SEP> portions <SEP> de <SEP> tubt#g <SEP> 21G
<tb> ii <SEP> ??11 <SEP> de <SEP> l'élément <SEP> vaporisateur. <SEP> comme <SEP> il
<tb> a <SEP> été <SEP> précédemment <SEP> indiqué. <SEP> entrent <SEP> dans <SEP> la
<tb> chambre <SEP> de <SEP> séparation <SEP> environ <SEP> à <SEP> la <SEP> moitié
<tb> de <SEP> sa <SEP> hauteur. <SEP> et <SEP> dans <SEP> une <SEP> direction <SEP> tangen tielle. <SEP> de <SEP> telle <SEP> -sorte <SEP> que <SEP> comme <SEP> le <SEP> fluide <SEP> est
<tb> amené <SEP> par <SEP> ces <SEP> tune:
<SEP> Clans <SEP> le <SEP> séparateur. <SEP> iiii
<tb> effet <SEP> de <SEP> tourbillonnement <SEP> est <SEP> produit. <SEP> Par <SEP> lit
<tb> force <SEP> centrifuge. <SEP> le <SEP> liquide <SEP> se <SEP> rassemble <SEP> pris
<tb> (lu <SEP> mur <SEP> et <SEP> sépare <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> du <SEP> liquide.
<tb> Comme <SEP> le <SEP> niveau <SEP> du <SEP> liquide <SEP> dans <SEP> le <SEP> -sépar < i teur <SEP> est <SEP> un <SEP> facteur <SEP> important <SEP> de <SEP> contrôle <SEP> et
<tb> (le <SEP> réglage. <SEP> comme <SEP> il <SEP> sera <SEP> expliqué <SEP> p111= <SEP> loin.
<tb> il <SEP> est <SEP> essentiel <SEP> que. <SEP> une <SEP> fois <SEP> que <SEP> la <SEP> séparation
<tb> a <SEP> eu <SEP> lieu. <SEP> le <SEP> mouvement <SEP> (le <SEP> tourbillonnement
<tb> du <SEP> liquide <SEP> cesse <SEP> immédiatement.
<SEP> (le <SEP> telle <SEP> sorte
<tb> qu'un <SEP> niveau <SEP> du <SEP> liquidé, <SEP> par <SEP> l'action <SEP> de <SEP> la
<tb> pesanteur <SEP> soit <SEP> obtenu. <SEP> A <SEP> cet <SEP> effet. <SEP> il <SEP> a <SEP> été
<tb> prévu <SEP> clans <SEP> la <SEP> chambre <SEP> séparatrice, <SEP> nu-des.soii.s
<tb> (lu <SEP> niveau <SEP> (les <SEP> ouvertures <SEP> de <SEP> décharge <SEP> <B>(I-</B>
<tb> portions <SEP> portions <SEP> de <SEP> tlil,F@?10 <SEP> ;;
<SEP> ??il. <SEP> un <SEP> chapeau <SEP> co nique <SEP> <B>239</B> <SEP> ' <SEP> fi"-. <SEP> <B>17</B> <SEP> et <SEP> <B>18)</B> <SEP> avec. <SEP> entre <SEP> ce <SEP> cha peau <SEP> et <SEP> le <SEP> fond <SEP> (le <SEP> la <SEP> clianibre <SEP> (le <SEP> séparation,
<tb> plusieurs <SEP> ailettes <SEP> repue, <SEP> -selltées <SEP> sous <SEP> forme <SEP> (le
<tb> tôles <SEP> verticales <SEP> radiales <SEP> ?9' <SEP> (lui <SEP> suppriment
<tb> le <SEP> tourbillonnement <SEP> [11i <SEP> liquide <SEP> provenant <SEP> -le
<tb> la <SEP> clécllarge <SEP> taii;_tiitielle <SEP> F-t <SEP> permettent <SEP> < iii <SEP> li ttuide <SEP> (le <SEP> Venir <SEP> se <SEP> dépos"i' <SEP> et <SEP> <B>(If.</B> <SEP> présenter <SEP> illi
<tb> niveau <SEP> libre <SEP> produit <SEP> 11a1' <SEP> la <SEP> pesailteur.
<tb>
La <SEP> partie <SEP> inférieure <SEP> élu <SEP> i-paraieur <SEP> tlevil#11'
<tb> ainsi <SEP> une <SEP> chanthre <SEP> collectrivr# <SEP> liés <SEP> liqui,le <SEP> < 1,11ï;
<tb> laquelle <SEP> une <SEP> partie <SEP> r111 <SEP> liqllifle <SEP> philt <SEP> 1-11'e <SEP> cou ,
<tb> servée, <SEP> le <SEP> niveau <SEP> de <SEP> eF#mi-t'i <SEP> tlépenFlant <SEP> Flu
<tb> rapport <SEP> (lui <SEP> exist,- <SEP> entre <SEP> l'entrée <SEP> et <SEP> lit <SEP> sortie
<tb> ,lu <SEP> liquide.
<tb>
<B>011</B> <SEP> notera <SEP> 1111e <SEP> ce <SEP> #eparateï1l' <SEP> est <SEP> 011111i
<tb> 1t1 <SEP> ellaleur <SEP> de <SEP> 0olïll,ustion <SEP> 11,#s <SEP> gaz <SEP> :11' <SEP> tllie
<tb> portion <SEP> <B>(</B>iF@ <SEP> sa <SEP> hauteur.
<tb>
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#len@lant à. travers le passage des gaz au-dessus du foyer, sur toute sa hauteur et sa largeur et le long de ses murs, reliées en parallèle entre les collecteurs d'entrée verticaux 241 et le collecteur vertical de sortie ?43. La vapeur surchauffée quitte le collecteur de sortie par un tube ?44 et est dirigée vers des organes d'utilisation tels que turbine ou analogues.
Les couches planes horizontales du sur chauffeur absorbent la chaleur et forment ainsi une surface de protection des murs dans le passage des gaz, constitué par la chambre à gaz ?45 où le flux de gaz prove nant du premier passage inférieur dans le foyer se renverse en direction, de manière à égaliser le flux de gaz chauds sur tous les tu bes du surchauffeur.
Chacun des nombreux tubes du surchauffeur est continu entre le collecteur d'entrée et le collecteur de sortie et courbé dans un plan horizontal pour for mer une partie d'un faisceau de tubes dans le passage des gaz et aussi une partie du mur du passage du gaz sur les deux faces latérales opposées aussi bien qu'à. l'extrémité de celui-ci. Ainsi qù il est. montré fig. 27, chaque tube traverse huit fois le passage des gaz avec coudes de retour à l'extrémité de chaque partie transversale droite.
Immédiate ment au-dessus et au-dessous. il y a un autre tube semblablement courbé. mais en sens in verse, de manière à remplir la partie de la longueur des murs latéraux non-occupée par les tubes adjacents aux niveaux supérieur et inférieur, mais aussi s'étendant ailleurs sur les portions de la longueur du mur latéral qui sont occupées par les tubes adjacents et de même pour le mur final.
Ainsi le mur fi- iial et les parties arrière des deux murs La téraux du passage de gaz ont. des tubes Iiori- zontauz de surchauffeur en contact formant i111 mur métallique continu pour les gaz,
qu'en d'autres parties (les murs latéraux les tubes horizontaux < l11 sureliauffeur alter nent (lu sommet à la lisse avec espaces entre eux d'un diamètre du tube et d'une largeur éo-ale à celle de la. chambre. l;
11 lias. un(, <B>des</B> séries des tubes horizontaux d11 surcbanf- feur repose .sut' le fond du passage des gaz et il est disposé pour supporter les coudes de retour de la partie qui traverse le passage des gaz, de telle sorte que les autres sont en re trait et leurs projections horizontales coupées. De cette façon, tout le surchauffeur se trouve de lui-même supporté par le fond.
3u moyen de la disposition des tubes du surchauffeur horizontalement à différents ni veaux entre les collecteurs verticaux d'entrée et de sortie, tout liquide dans le surchauffeur, quand le générateur est mis en route par exemple, restera au fond des collecteurs et remplira les tubes du niveau inférieur. lais sant les tubes supérieurs entièrement libres pour la vapeur et empêchera ainsi un coup de feu des tubes du surchauffeur qui se pro duirait si une poche d'eau empêchait le flux de vapeur de passer, tout en le permettant à travers les autres tubes n'ayant pas de po ches d'eau.
Dans ce surchauffeur, les gaz chauds ne peuvent endommager aucun tube parce que chacun d'eux est soit plein de li quide. soit refroidi intérieurement par un courant de vapeur et comme le liquide dans un tube de niveau inférieur s'évapore, le sur- chauffeur agit temporairement.
comme une chaudière à tubes d'eau, en partie jusqu'à ce que le liquide ait été entièrement et avec sécurité vaporisé, tandis que le reste du sur- chauffeur fonctionne comme un surchauffeur et finalement tous les tubes fonctionnent en surchauffeur.
La disposition du surchauffeur est re présentée schématiquement sur la fi-. 28, clans laquelle ?'.3? est le séparateur fournis sant la vapeur saturée aux collecteurs verti caux d'entrée ?41 par le tube 34U. Les tubes du surchauffeur courbés horizontalement sont indiqués en ?4? et fournissent au col- leeteiir vertical de sortie ?43 lui vapeur sur-
ebauffée. laquelle est. évacuée par le tuyau ?44 à 1111e allure réglée pa.r une vanne d'é- trangleinent ?44'. Û ne seconde vanne ?44" est prévue pour servir à la mise en route et avant. que la. vanne d'étranglement ?4-l' soit ouverte.
Cette vanne ?44" est maintenue ou verte jusqu'à ce due tout liquide luit disparu du surchauffeur. Il convient de noter que chacun des nombreux tubes de la double cou che du surchauffeur est courbé (fib. 2î). de façon à constituer non seulement un fais ceau de tubes sur le trajet des gaz. mais aussi une protection des parois du passage des gaz et assurer à chaque tube un égal contact avec les gaz à la même température dans les différentes sections du courant de gaz. ce qui assure l'égalité de la surchauffe.
L'emplacement du surchauffeur et sa surface sont tels que la température de sortie, de la vapeur ne peut être excessive. quelle que soit l'allure.
Les tubes du réchauffeur d'eau sont hori zontaux comme ceux du surchauffeur et ceux de l'élément vaporisateur et chaque tube est courbé d'une manière similaire. Certaines parties de la. longueur d'un tube forment un faisceau transversal au travers du passage des gaz, d'autres parties forment des portions de murs latéraux et d'autres parties consti tuent un support pour les tubes d'un niveau plus élevé. l'ensemble étant supporté par le fond.
Quelques-uns de eus tubes du réeliauf- feur d'eau sont montrés sur la. fi* 26 (l'un en traits pleins et un autre en traits pointillés pour plus de clarté). Ilsont courbés en une série de boucles entre le collecteur d'entrée vertical 200 et le collecteur de sortie vertical 3Ï(1. Deux boucles simples s'étendent longitu dinalement, parallèlement au flux gazeux, et deux boucles multiplç.;
sont disposées trans versalement. constituant les parties s'appIi- quant sur les deux murs latéraux. De tels tubes courbés sont supportés par ceux du dessous, de telle sorte (lue chacun d'eux soit léché également par lus gaz et à la mètre température. De cette façon. le liquide fourni par chacun sera également chauffé.
La. posi tion horizontale entre les collecteurs verii- caux empêche la formation de poches de va peur ou de gaz dissous dans le liqni(b# et (#tttpêche ainsi un coup<B>do</B> feu local (les tulws.
Dans la partie 328 formant écran, où le. tubes de l'élément vaporisateur travet#sent 1(# passa_-e (les ga.z. (#atre les (#otiche-# a(lt(#rnées <B>sotte</B> disposes des corps 240. conformes comme on le voit aux<B>fi--.</B> 5 (#t 6;. en alliage itiétalli- que poli et très résistant. Ils sont portés par des pièces latérales 3-16i' reposant sur les tu bes.
Ils sont conformés de façon à diminuer la résistance opposée au courant. gazeux et ils servent, non seulement à réfléchir la chaleur radiante, mais constituent une diminution (le la section de passage des gaz entre les tubes écrans. de sorte qu'il se produit une augmen tation sensible (le la vitesse et une meilleure transmission de la chaleur des gaz chauds qui les balaient.
Entourant l'ensemble du générateur de vapeur et assurant l'étanchéité, est prévue une tôle métallique 2-1ï (fig. <B>16)</B> jouant le râle de joint pour les gaz. .1 l'extérieur de cette tôle -)47 est disposée une couche isolante lélére ?-1ï'. pratiquement sans capacité ther mique. I'ne seconde couche ?-18 est appliquée à l'extérieur.
Cette couche extérieure peut être constituée de magnésie ou de produit isolant analogue, le tout étant finalement recouvert (l'une feuille métallique<B>257.</B>
Incorporée dans l'intérieur de l'isolant et, en fait, montée avant l'isolant. une charpente de poutres et de montants sert de support pour les différentes parties de l'ensemble du générateur de vapeur. Cette eharpente com prend des montants en cornières d'angle, re liés aux autres éléments de la construction, par exemple par soudure ou analogue, pour constituer une armature. l)es pièces plus fortes ?5Ü (fig. J) sont placées transversale ment à la.
partie supérieur et par des écrous 2.51, leur sont assujetties des pièces de sus pension<B>25-22</B> en alliage à haute résistance. avant des embases 2.)3 également en a.llia < @c (lui supportent les extrémités des boucles planes du réchauffeur d'eau dans la portion plus froide du passage des gaz.
Sui, les côtés du générateur. comme on le voit sur la fi-. 16, :ont (lispo#,és (les 111011- tant--; verticaux en<B>I.</B> 254, sur la face inté- (-ieitre desquels sont ,tssttjeliie#, par exemple par soudure. des pii#ec#s 2:1:> qui. à leur tour.
r(,çoïveut des orelll(#s 3:((> porti@us par les tu- !u## formant les nittrs latéraux plans du foyer: ees oreilles maintiennent les murs latéraux bien plans. A l'extérieur, l'isolation 348 est envelop pée par les tôles de recouvrement métalliques 257 fixées aux montants de la charpente. L'aspect extérieur est celui représenté fig. 2.
On voit que le foyer est étanche aux gaz et peut supporter une pression intérieure de gaz considérablement au-dessus de celle de la pression de l'air extérieur.
Dans la façade du générateur est disposé un brûleur de position longitudinale réglable et dont la tête<B>265</B> reçoit les tubes d'alimenta tion en huile et vapeur atomisantes. Le brû leur débouche au centre d'un anneau réfrac taire 258. Au-dessus du bi-fileur est prévue une ouverture rectangulaire<B>271</B> par laquelle arrive au brûleur l'air réchauffé dans le ré chauffeur d'air comportant des tubes dans lesquels passent les gaz épuisés de la com bustion du générateur de vapeur qui sont évacués par un carneau 283.
Ce réchauffeur d'air, comme il est évi dent, est à l'extrémité du circuit des gaz. Il est placé au-dessus du brûleur. L'air y entre en ?84 et traverse le faisceau de tubes \.382 du réchauffeur d'air et se dirige directement. vers la chambre à air du brûleur ou boîte à vent, de telle sorte que la chaleur, gagnée par l'air dans son passage à travers le ré chauffeur d'air, n'est pas perdue et la résis tance est petite à cause du court trajet de l'air du réchauffeur au brûleur.
Pour assurer la bonne marche du généra teur, des organes de réglage sont aménagés pour constater que le générateur de vapeur travaille au mieux. produisant de la vapeur surchauffée à n'importe quelle allure deman dée par le moteur à vapeur, sans coup de feu ni dommage en aucune de ses parties. La réserve de chaleur est si faible qu'il est im médiatement possible de modifier les quan tités de vapeur demandées pour le fonction nement du moteur. Ce réglage est auto:inati- que et commandé par le débit de vapeur four nie ou soutirée.
avant la mise en marche, le générateur de vapeur est rempli d'eau jusqu'à la vanne d'arrèt et d'étranglement ?44' (fig. <B>-28)</B> qui est fermée et la vanne ouverte à l'air 2.14" qui est aussi fermée après remplissage ou ouverte seulement légèrement.
Ceci empêche un coup de feu de n'importe quelle partie lorsque le brûleur commence à fonctionner et avant que le flux de liquide et de vapeur soit établi dans l'intérieur des tubes. Il est en effet nécessaire d'empêcher l'échauffement d'un tube qui est sec à l'intérieur et à travers lequel il n'y a aucun passage ou un passage insuffisant de fluide pour absorber assez de chaleur et le maintenir à une température assez basse pour être inoffensive.
Le fonctionnement des organes auxiliaires est réglé, d'une part, d'après le débit de va peur fourni et. d'autre part. de façon à assu rer un excès de liquide dans le mélange fluide fourni par les tubes de l'élément vaporisa teur. Le niveau du liquide dans le séparateur agit comme moyen de contrôle pour mainte nir les rapports appropriés entre les débits de combustible et clé liquide d'alimentation.
En avant de l'extrémité où se trouve le brûleur est placée. sur une charpente 385, une plateforme ?8(i qui porte une turbine auxi liaire<B>287</B> entraînant, par l'intermédiaire d'engrenages appropriés, un ventilateur ?88 fournissant l'air 'a la. boite à air ?84. ainsi que la pompe alternative d'alimentation 289 fournissant le liquide (le travail au généra teur et des pompes à huile ?9Ï) et 390', res pectivement pour la. lubrification et pour l'huile combustible.
Un ventilateur auxiliaire ?91, niû par un moteur 292 indépendant (le la turbine ?87. fournit ïï la mise en route l'air pour un brû leur d'allumage ïi gaz auquel est. adjoint.
un ensemble d'allumage automatique non-repré- senté. Aussitôt due la pression est atteinte dans le générateur de vapeur. la vapeur est fournie à la turbine ?87 pour actionner la pompe d'alimentation ?89. la pompe à huile combustible 290 et le ventilateur ?88. Une variation dans la vitesse (le la.
turbine ?87 produit des variations corre:,pondaiites du débit du liquide de travail et de eelui du combustible et (le l'air.
La chaleur transmise. la vaporisation et la urcliauffe s'en trouvent modifiées. La vi- Cesse de la turbine auxiliaire est contrôlée automatiquement par la quantité de vapeur surchauffée dégagée. Après que la turbine conductrice auxiliaire a. commencé à fonction ner et que le surchauffeur a perdu par vapo risation son liquide initial de mise en marche et que la vapeur circule à travers le surchauf feur et que du liquide est fourni aux tubes de l'élément vaporisateur pour remplacer la vapeur formée, le séparateur empêche tout li quide d'atteindre le surchauffeur.
Pour s'as surer que tous les tubes de l'élément vapori sateur sont mouillé, l'alimentation en liquide est proportionnée à la fourniture de combus tible et d'air avec un excès sur le taux de vaporisation. On obtient ainsi toujours un excès de liquide clans le séparateur. Cet excès de liquide est constamment enlevé du sépa- teur.
La réalisation continue d'un excès de li quide dans l'élément vaporisateur et le souti rage de celui-ci du séparateur a pour effet de maintenir une certaine quantité de li quide dans le séparateur à un niveau déter miné par le réglage. Les variations de ce ni veau contrôlent automatiquement la surface de passage du liquide de trop-plein.
La liaison tubulaire du séparateur placé sur le trajet des gaz chauds, doit être proté gée contre les coups de feu. Pour 1 parvenir, des moyens tels que ceux représentés aux fi* 19 et ?0 peuvent âtre utilisés, dans les quels le tube de liaison ?9? est enfermé dans un manchon ?93 écarté du tube ?9? et fermé aux deux extrémités.
>?n fluide refroidissant. tel que le liquide en excès dans le séparateur ?3?, circule dans ledit espace.
Le générateur qui vient d'être décrit pré sente comme avantage que la vapeur est, four nie en un temps réduit de l'ordre de quel ques secondes et avec un rendement élevé, quelles que soient les variations clé l'a.llnre. Le volume et le poids (le ce générateur le rendent utilisable dans le cas où seules pa raissaient pouvoir être adoptées les ma: chines à combustion interne.
Jusqu'à présent, on n'a pu encore consti tuer un ensemble générateur d'énergie à va peur qui soit pratique, souple. à haut rende ment. de dimensions et de poids assez réduits pour concurrencer les machines à combustion interne, lesquelles cependant. nécessitent dis combustibles spéciaux et coûteux.
A l'heure actuelle. la production de va peur exige. en effet. un équipement. inipGr- tant comportant de grandes masses de mé tal et de réfractaire avec grande réserve<B>de</B> liquide. De tels équipements sont inaptes aux rapides changements du débit de vapeur par suite du volume de réserve de chaleur inhé rent à la. grande quantité des masses liquide et solides; ces masses rendent en outre l'ensem ble inutilisable pour les appareil: mobiles, à cause de son énorme poids et de son manque de compacité.
La forme d'exécution représentée et dé crite remplit les conditions mentionnées dans ce qui suit: Pour les rapides variations du débit clé vapeur exigées par les arrêts. départs ou changements de vitesses, ou en d'autres tt-r- mes, pour remplir la condition de souplesse. la réserve de chaleur dans le générateur doit toujours être minima, l'alimentation du com bustible et le liquide utilisé doivent être, syn- chronisés avec le dégagement de v@lp#ur, et les charges d'arrêt et de départ maintenues au minimum.
En plus de la réduction de la ré serve de chaleur qui doit tendre autant due possible vers zéro, la souplesse dan: une unité de ce genre nécessite aussi le maintien auto- matique de la proportionnalité du débit de combustible et.
des calories Ii4rées par la combustion avec l'alimentation en liquide et avec le taux de déba-ement ou d'eniIiloi de la, vapeur produite. Cette régulation serait impossible si on n'a pas une très falblf# rA- serve de chaleur et des contrôle:
appropriis. Afin d'obtenir un haut rendement dans l'utilisation clé la vapeur .sous pression. il ïIt essentiel que la pression de la viip(-iii- boit élevée.
Pour des pressions élevéFs. afin fl'f@vi- ter lin poids exagéré de nleta.l. le ge11eralel1r doit. être constitué par des tubes d'acier, de diamètres les plus petits possibles: on doit réduire également les collecteurs et .les ré servoirs de diamètres nécessairement plus grands.
De telles limitations aux enveloppes métalliques excluent l'emploi de la circula tion naturelle du liquide au cours de la va porisation et. dès lors, obligent à employer d'autres moyens pour éviter les coups de feu du métal et assurer la transmission de cha leur du combustible au liquide vaporisé et à la vapeur surchauffée.
Un grand rendement de la génération de vapeur par la chaleur du combustible néces site non seulement que la combustion soit complète à l'intérieur (lu foyer et due tout excès d'air soit évité dans la mesure possible à toutes charges de zéro au maximum, mais aussi que la surface de chauffe soit convena blement disposée par rapport au foyer et au trajet des produits de la combustion pour favoriser la transmission de chaleur à travers la surface de chauffe exposée dans le foyer et au delà de celui-ci. L'obligation de dimi nution du poids impose la nécessité de taux élevés de transmission clé chaleur par mètre carré de surface de chauffe afin de réduire la surface de chauffe.
Pour obtenir la compacité, le foyer doit être aussi petit que possible et sa forme pré senter des faces planes. Pour réduire la di mension des foyers, le taux de dégagement clé chaleur par mètre cube doit être très grand et. pour obtenir un rendement élevé, la com bustion à taux élevé doit être accomplie sans excès d'air possible et sans combustible ïni- brtî-lé. Le souci clé réduire au minimum. sur les faces latérales planes du foyer l'utilisa tion de réfractaire, nécessite que les tubes de petits diamètres soient disposés eûte ù côte en contact les uns avec les autre:
on évite ainsi la disposition de surfaces iiiélal- liques planes continues pour limiter le fo@-cr et les autres zones clé gaz chauds.
Forced circulation sapper generator. The present invention a. for object a forced circulation steam generator. applicable to locomotives. self-propelled. vehicles and ships.
This steam generator has a vaporizer element. a separator. an over heater, a water heater and an air re heater, and it is characterized in that these different exchangers are arranged on two superimposed horizontal passages re linked by a short vertical passage. in which the hot gases circulate, the element being porizer. consisting of a set of tubes lining the walls of the lower passage. the other elements being placed on the gas path in the upper passage.
Some particular embodiment <of the generator which is the subject of the invention may have the particularities listed in the following: In one of these execution forms. the liquid enters the water heater located where the gases have already cooled. From there, it circulates in several conduits presenting a resistance to the passage of the fluid. so as to equalize the division of the liquid between them. and each connected to a portion of the vaporizer element.
The tubes of this element are arranged to form the walls, the floor, the roof of the fireplace. They are, on all sides, subjected to the heat of the hearth. The assembly is formed of lengths of substantially contiguous tubes. in contact with each other. In this way, the outer face is only connected to a gas-tight casing and to an insulating substance of light weight, without it being necessary to provide a refractory wall.
The weight of the whole and the space occupied are relatively. small. The heat reserve is reduced to the thin walls of the small tubes forming the heat-absorbing surface and to the very small amount of fluid they contain, such a heat reserve is therefore instantly usable.
The small, long, continuous tubes form flat walls on at least five side faces of the fireplace and some portions of their lengths pass through the stream of the hot gaseous products of combustion to increase uninterrupted heat transmission. in the lengths of the assembly as they result from the renal arrangement. Beyond the Home. they constitute an additional length exposed to the transverse flow of gases.
In said embodiment, the fluid circulates in the vaporisateuY element in a constantly ascending manner. He never switches to. a lower level, which prevents the formation of vapor pockets at high points at low speeds, vapor pockets which are recognized to be a cause of danger. gunshots and damage to the generator, causing probable interruption of service with increased maintenance costs.
Due to the presence of a multiplicity of tubes connected in parallel and the reduction in diameter for a large production of steam. the tubes are obtained by curvature, so that each of them can be placed to receive the same amount of heat from the hot gases by radiation and convection despite the variations in intensity of the source (the heat along the path of the products combustion from the burner to the gas outlet.
The tubes are preferably assembled by welding and form a flat foz-er wall. They are curved to present a horizontal part crossing the current of hot gases and form a wall at the end of the fireplace opposite the burner. The upper rows are supported by the most bases in the gas zones of different temperatures and arranged in a different manner, but appropriate for the steam producing surfaces. the superheater and the economiser.
The gunshots are avoided by the arrangement of the tubes and by the action of the auxiliary adjustment means, in order to ensure that the tubes of the vaporizer element are kept moist inside.
The superheating of the steam is produced by a minimum (the area of. Tubes without shots. This is achieved by the removal of the non-vaporized liquid before the fluid enters the superheater and by the arrangement. of the superheater tubes relative to the other tubes so that radiant heat from the fireplace does not reach them, while the gases approaching the superheater are hot enough, but not too hot, to achieve the desired maximum steam temperature when most tubes are effectively licked by hot gases.
Such an embodiment has been constructed and subjected to long and hard tests which have been satisfactory. It can deliver 10.001l hg of steam per hour, weigh <B> 10,000 </B> hg and occupy a space of <B> 2 </B> m (i: 5 (the top. 1 m 40 wide and fi m long.
The accompanying drawing represents. at. by way of example, an embodiment of the steam generator, object of the present invention.
Fig. 1 is a diagram showing the arrangement of the heat transmission surfaces in this embodiment and. indicating the path of the gases and the fluid: Fig. ? is a side elevation of this generator (the steam and its accessories: Fig. 3 is a side elevation in section (the generator shown on the <U> fi-. </U> <I> -2: </ Fig. 4 is a horizontal sectional view taken on line 4-4 of fig.
The fi-. .5 is a fragmentary plan view of the part shown in fig. <B> 6: </B> Fig. 6 is a detail at. larger scale inoutrating the realization of the parts placed between the tubes on the path of the combustion gases. along line 6-6 of fig. 5; The fi-. 7 is, a perspective view, cut along the plane 7-7 (the, fig.?, Showing the arrangement (the-some heat-absorbing surfaces: The fie. 8 is an end section following the line 8-8 of fig. 3:
Fig. 8A is a similar view taken along line 8A-8A of FIG. 3: Fig. 9 is a view similar to FIG. 8 following line 9-9 of fi-. 3: The fie. 10 is a partially cut away perspective view with the casing removed, to show the arrangement of the tubes constituting the hearth wall and the parts placed on the gas path :.
Fig. 11 is a partially cut away perspective view. with casing removed, to show the arrangement of the water heater and superheater. It should be noted that this view can be superimposed on that of FIG. 10 to constitute a complete set of heat transmitting surfaces and the hearth; The fie. 12 is a fragmentary view showing it, according to. in which the straight portions of the tubes are joined by zero radius return elbows to form a planar hearth wall requiring no refractory lining; The fia. 13 is a sectional view taken along line 19-19 of the fie. 12: The fi. 14 is a following sectional view.
line 20-? 0 of the fie. 13; The fie. <B> 15 </B> is a quick end of the cha skin forming the connection between tubes, or return elbow with zero radius of curvature; The fie. 16 is a side elevation detail, partially in section, showing the manner of supporting the tubes of a flat wall by the parts of the outer frame; The .fie. 17 is an axial vertical sectional view of the separator; Fig. 18 is a sectional view taken along line 24-24 of FIG. 17:
Fig. 19 shows a detail of the protection of the connections between the vaporizer element and the separator as they pass through the hot gases; The. Fie. Fig. 20 is a sectional view taken along line 26-26 (Fig. 19: Fig. 21 is a sectional view of the sealing means for the passage of the tubes through a dividing plate; ?? is a perspective view of a portion of a tube bent to form a part of the wall forming the two side and barrier faces of the fireplace:
Fig. 23 is a perspective view of a portion of tube curved to form another part of a flat wall for the two side faces and the rear of a hearth and also part of a bundle of tubes licked by the gases. hot <<the rear end of the fireplace, cooperating with a bundle of tubes. as in the. fig. ??. for the support of the two side walls and the rear wall;
Fig. ? -1 is a perspective view of another portion of tube bent to form part of the hearth hearth before a second part is bent to form part of. two side walls and the rear wall: La fie. 5 is a perspective view of a portion of tube bent to form part of the roof. of the hearth and leaving a space between the end of the roof and the end of the hearth to be polished so that the gases go from the bottom to the top and pass above the roof:
The fie. ? 6 shows the curvature of one of the tubes forming the water heater between the inlet and <B> outlet </B> manifolds, said manifolds being vertical. these sections of the tube respectively forming a horizontal flat layer transverse to the gas flow, a pair of transverse loops for supporting a flat layer above it and a section of the wall of the gas passage on the opposite side faces;
The fi-. <B> -27 </B> shows the. curvature of the tubes forming the superheater between the vertical inlet manifolds and the vertical outlet manifold: The fi. 28 is a schematic representation of the layers:
horizontal lines of the slirclla.lif- feur between the vertical inlet and outlet manifold. with the saturated steam intake coming from the separator manifold and the superheated steam discharge orifice with bare throttle valve which regulates the steam flow to be used and a valve serving to release steam before opening the throttle valve.
The forced circulation steam generator is shown schematically in FIG. 1 which indicates the gas circuit, that (the water and the succession (the contacts with the sections of the surface transmitting heat. These are contained within the moth-eaten lines which indicate the walls of the envelope.
The circuit for the liquid and its v, ilieur comprises series of long tubes of small internal diameters? 06.? O7, 2 () 8. 20. 210. connected in parallel: five tubes are represented here and form a vaporizer element until an enlargement at the end of this vapor generating section Margin which constitutes a separator dividing the vapor and the liquid The saturated vapor then passes without entraining the liquid.
in a superheater? 4 ?. The fluid that comes to the separator? 3? contains excess fluid. so as to keep it constantly wet. inner surface of the vaporizer element tubes and avoid solid deposits. This liquid, non-vaporized. is finally separated in separator 23? and withdrawn in a rézlable way. as will be seen below.
The generator parts are arranged in two floors inside (the vertical walls common to the two floors. The lower floor is occupied by the hearth with flat side walls with horizontal bare tube walls on five faces. the sixth face comprises a burner and the refractories which surround it. At the rear end (the hearth is provided a bundle of horizontal tubes 228 arranged transversely. The gases flow from the combustion passing from the lower floor to the upper floor. upper.to. the rear end 248.
are led in a horizontal passage above the hearth and reach an air freshener 8-1 placed above the burner. before their: nettle. The upper state is occluded by the superheater 242 which is. pi-oté2:
é (the radiant heat of the hearth. partly by its position and partly by the bundle of tubes 228 of the lower floor. The upper floor is also occupied by a water heater? 02, by certain connections, by the separator 232 housed between the water heater 2 <B> W </B> 2 ct the superheat? 4 \? (fi. 4). The water heater 212 1-st arranged at the cooler end of the wise throttle.
It receives the liquid from a hand pump \ 389 whose speed determines the flow rate: as we can see. it is connected to the feed tank or to any other liquid reservoir by an appropriate device for heating the liquid.
The <B> 211-2 </B> heater has two vertical inlet and outlet manifolds. 200 and <B> 24-0 </B> respectively (fig. -1), connected by layers of horizontal sinuous flat tubes in parallel, forming a bundle of tubes? 0? the surface of which is preferably proportionate to the flow of liquid. in quantity and pressure, at the gas flow rate, at the gas temperature and at the relative speed of gas and liquid, so that there is no formation of vapor (--ii this place.
The liquid from the economizer outlet manifold \ 301 is led through a tube \ _ '0 (fig. 10 <B>) </B> to tubes 904 from where the liquid is then divided into equal parts and passes in many long tubes of the vaporiser element. In the embodiment shown, there are five small long tubes. internal diameter in the vaporizer element and five elements \ 305 imposing resistance to the flow of liquid.
Each of the elements 205, by its resistance to the passage of the liquid, causes a pressure drop greater than that obtained along each generator tube that it serves: one, i # - snre thus an equal division of the liquid Pri - v ovate in each ries long tubes? 0 (;
, 20) 7. 208, 209 and 210 constituting the vaporiser element and which form. the sole, the two lateral inui-s and the roof of the drill, as well as a bundle of tubes at the rear end called the driller. as will be explained below.
The large lono, uour of one of these iu- hes generators is divided <B> vil </B> portions ii through which the fluid circulates but always horizontally and from bottom to top. Steam forms in them without creating pockets and each of them has a special shape and place, so as to form walls of metal while receiving the same amount of heat at the same time as an equal supply of liquid and , consequently, supplying under equal and desired conditions the quantity of steam sought.
The first portion of the length of each of the five generator tubes is bent to form a planar layer having the full length of the hearth. One of these five tubes is shown in fig. 24: the input end is connected to the output of the resistor element 205.
The outlet end of the first portion of each of the generator tubes, constituting a part of the hearth floor, is linked to the inlet end of the second portion which forms part of the flat walls. and the tube bundle 228. The connections are made by bringing each tube towards the front of the fireplace from the bottom up to a side portion of the tubes at different levels in the side wall, as seen at 211, 2l2, 213 . 214 and 215 (fig. 10). The diameter of the tube is enlarged to allow steam to form.
The second portion of the length of a generator tube is suitably shaped to line one side wall, the rear face and the other side wall. The curvatures of the tubes are of zero radius: they lead the tube to a higher level as many times (kills this. Is necessary for faith-mer a fifth of the height of the hearth as seen in fig. ??. To form a bundle of tubes at the rear of the fireplace and between its walls, the tube clia- ct in the height is bent to pass several times transversely through the fireplace from one side wall to the other as seen in fig. <B> 10 </B> and 23.
When a tube is curved, at the end of a side wall. to rise from one level to the immediately higher level, it is rae.eordé by a return elbow of zero radius of curvature which does not have a part projecting to the outside, in order to allow contact of the adjacent portions of tubes. Such return elbows will be described in detail below. Thus is formed in this place a wall of bare tubes which does not require any refraction and which absorbs the heat from the hearth to vaporize the liquid, the mixture of liquid and vapor always rising to a higher level or flowing horizontally. but never going up and down.
The third portion of the length of each generator tube is bent for mer, as shown in fig. 10, in 230, the roof of the hearth. The total length of the tubes in this part is less than the length of the hearth as seen in fig. 10 and 25. The second and third portions of the length of the tube are connected by further elbows at the front end of a front wall and through the front end of the roof. Each tube is then curved out of the plane of the roof and above it, on each side of the vertical cylindrical collector separator 23? placed above the fireplace.
The adjacent tube lengths in the side walls are joined at the front end of the wall by a return elbow with zero inside radius as shown in fig. 12 to 15. The lengths of tubes 221 and 222 are brought into contact over their entire length: the end of a tube at one end is welded to the end of a tube adjacent to the same end with deposition of the metal. solder at the ends to fill the V-shaped spaces on either side. on either side of the point of tangency of the tubes, as indicated in \? \? 3 and 224.
The weld metal is. also extended through the point of tangency, so as to prevent the two tubes from separating, as shown at 225. The resulting outer contour of the combined tube ends is then (the nature (the two semicircles with a rectangle between them (fig. 13) and the tubes are welded in ?? ï with a cap 22û whose contour is equal to that of the ends (the tubes joined together as indicated.
We thus realize a junction which is an elbow of re-
EMI0006.0001
turn <SEP> of <SEP> radius <SEP> inside <SEP> null. <SEP> <B> A </B> <SEP> this <SEP> junction.
<tb> the <SEP> section <SEP> reserved <SEP> for the <SEP> passage <SEP> of the <SEP> stream <SEP> is
<tb> finds <SEP> thus increased <SEP>. <SEP> This <SEP> disposition <SEP> is
<tb> advantageous <SEP> because <SEP> that <SEP> decreases <SEP> the <SEP> resistance <SEP> of <SEP> passage <SEP> from <SEP> fluid <SEP> to <SEP> a <SEP> elbow <SEP> too
acute <tb>.
<SEP> The <SEP> hat <SEP> can <SEP> have <SEP> a <SEP> thickness
<tb> appropriate <SEP> to <SEP> its <SEP> shape <SEP> and <SEP> larger <SEP> <SEP> than <SEP> thickness <SEP> of <SEP> tube <SEP> for <SEP> resist <SEP> to <SEP> the <SEP> pressure
<tb> high, <SEP> but <SEP> at <SEP> edge <SEP> of <SEP> weld <SEP> it <SEP> has <SEP> of <SEP> prefers <SEP> the same <SEP> <SEP> thickness <SEP> than <SEP> the <SEP> tube.
<tb>
When <SEP> the <SEP> tubes <SEP> switch <SEP> from <SEP> low <SEP> to <SEP> high.
<tb> from the <SEP> roof <SEP> from the <SEP> foyer <SEP> to the <SEP> separator, <SEP> they <SEP> cross
<tb> a <SEP> sheet <SEP> of <SEP> separation <SEP> <B> 231 </B> <SEP> in <SEP> alloy <SEP> suitable metal <SEP>, <SEP> capable < SEP> of <SEP> withstand <SEP> without <SEP> deterioration <SEP> the <SEP> temperature <SEP> and <SEP> the. <SEP> nature <SEP> chiini that <SEP> of the <SEP> gases. <SEP> This <SEP> sheet <SEP> forms <SEP> baffle <SEP> for <SEP> the
<tb> naz <SEP> and <SEP> their <SEP> imposes <SEP> a <SEP> path <SEP> in <SEP> form <SEP> of <SEP> U
<tb> to <SEP> horizontal <SEP> branches.
<tb>
The <SEP> ends <SEP> of <SEP> these <SEP> tubes <SEP> cross <SEP> of
<tb> lias <SEP> in <SEP> top <SEP> the <SEP> sheet <SEP>? 31, <SEP> enter tangential <SEP> <SEP> in <SEP> the <SEP> separator <SEP> ? 3 ?. <SEP> The <SEP> separator
<tb> is <SEP> closed <SEP> by <SEP> an appropriate <SEP> hole <SEP> of <SEP> fist <SEP>
<tb>? 33 <SEP> (fib. <SEP> 1î).
<tb>
Like <SEP> the <SEP> extreme <SEP> portions <SEP> (the <SEP> moons
<tb> \? 16 <SEP> to <SEP> ?? l1 <SEP> cross <SEP> the <SEP> sheet <SEP>? 31. <SEP> there <SEP> is required <SEP> <SEP> that <SEP> the <SEP> hole <SEP> to <SEP> through <SEP> the. <SEP> sheet <SEP>. Or <SEP> more
<tb> large <SEP> than <SEP> the <SEP> portion <SEP> curve <SEP> and <SEP> this, <SEP> (the one
<tb> quantity <SEP> sufficient <SEP> for <SEP> to allow <SEP> the <SEP> curvature <SEP> of the <SEP> tube <SEP> of <SEP> line <SEP> in <SEP> top < SEP> and <SEP> for <SEP> corner think <SEP> the <SEP> dilation <SEP> and <SEP> the <SEP> withdrawal <SEP> of <SEP> this <SEP> part <SEP> of < SEP> tube.
<tb>
As a result <SEP>, <SEP> the <SEP> ti, the <SEP> is. <SEP> split <SEP> like
<tb> on <SEP> the <SEP> sees <SEP> fi-. <SEP>? 1 <SEP> and. <SEP> present, <SEP> welded <SEP> on <SEP> it,
<tb> a <SEP> part <SEP> substantially <SEP> conical <SEP> in <SEP> inside <SEP> of <SEP> which <SEP> fits <SEP> the <SEP> curvature < SEP> <B> (him </B> <SEP> tulle.
<tb> This <SEP> part <SEP> supports <SEP> iiiiF # <SEP> t'ollerette <SEP> superioriii-e
<tb>? 3-1. <SEP> Separated <SEP> from <SEP> this one <SEP> even <SEP> a <SEP> aiineam <SEP> (the
<tb> fill <SEP>? 35, <SEP> is <SEP> previle <SEP> one <SEP> other <SEP> paste <SEP>? 31i;
<SEP> between <SEP> these <SEP> collars <SEP> is <SEP> housed <SEP> a
<tb> collar <SEP> movable <SEP>? 3î <SEP> welded <SEP> il <SEP> lai, <SEP> portion <SEP> <B> it ,. </B> <SEP> tube
<tb> 1 # n <SEP>? 3N. <SEP> as <SEP> shown. <SEP> 11 <SEP> (-fi <SEP> rule <SEP> etlie
<tb> coliiiiie <SEP> the <SEP> portion <SEP> ale <SEP> tube <SEP>? 1G <SEP> changed <SEP> dF- <SEP> lon F, vlietli '<SEP> by <SEP> report <SEP> to <SEP> the <SEP> sheet <SEP>? 31. <SEP> <B> If- </B> <SEP> colliF-r <SEP>:;
ï
<tb> slide <SEP> between <SEP> 1 (#s <SEP> collars <SEP> '? <SEP> U <SEP> and <SEP>? <SEP> -1 <SEP> onai tii <iiit <SEP> a <SEP> shutter <SEP> for <SEP> the <SEP> @ g'az <SEP> <B> 011 </B> <SEP> lil11i taint <SEP> the <SEP> leak <SEP> of <SEP> gas <SEP> of the <SEP> fireplace, <SEP> which <SEP> are <SEP> iïiaiiii te-inis <SEP> above <SEP> of <SEP> the <SEP> pressure <SEP> atniosphéri-
EMI0006.0002
that <SEP> and <SEP> to <SEP> a <SEP> pressure <SEP> greater than <SEP> than <SEP> that <SEP> of
<tb> second <SEP> passage <SEP> of the <SEP> gases <SEP> above <SEP> of the <SEP> fireplace.
<tb>
The <SEP> .separator <SEP>? 3? <SEP> is <SEP> a <SEP> chamber <SEP> cylin dri (luF @ <SEP> placed <SEP> on <SEP> the <SEP> circuit <SEP> of the <SEP> fluid, <SEP> receiving <SEP> the <SEP> end of <SEP> each <SEP> of the <SEP> tulles <SEP> of <SEP> the <SEP> vtiporlsateur element. <SEP> The <SEP> portions <SEP> of <SEP> tubt # g <SEP> 21G
<tb> ii <SEP> ?? 11 <SEP> of <SEP> element <SEP> vaporizer. <SEP> like <SEP> it
<tb> has <SEP> been <SEP> previously <SEP> specified. <SEP> enter <SEP> in <SEP> the
<tb> chamber <SEP> from <SEP> separation <SEP> approximately <SEP> to <SEP> the <SEP> half
<tb> of <SEP> its <SEP> height. <SEP> and <SEP> in <SEP> a tangential <SEP> <SEP> direction. <SEP> of <SEP> such <SEP> -sort <SEP> that <SEP> as <SEP> the <SEP> fluid <SEP> is
<tb> brought <SEP> by <SEP> these <SEP> tune:
<SEP> Clans <SEP> the <SEP> separator. <SEP> iiii
<tb> <SEP> effect of <SEP> swirling <SEP> is <SEP> produced. <SEP> By <SEP> reads
<tb> centrifugal force <SEP>. <SEP> the <SEP> liquid <SEP> is <SEP> collects <SEP> taken
<tb> (read <SEP> wall <SEP> and <SEP> separates <SEP> the <SEP> vapor <SEP> from <SEP> liquid.
<tb> Like <SEP> the <SEP> level <SEP> of the <SEP> liquid <SEP> in <SEP> the <SEP> -separate <i tor <SEP> is <SEP> a <SEP> factor <SEP > important <SEP> of <SEP> control <SEP> and
<tb> (the <SEP> setting. <SEP> as <SEP> it <SEP> will be <SEP> explained <SEP> p111 = <SEP> away.
<tb> it <SEP> is <SEP> essential <SEP> that. <SEP> one <SEP> times <SEP> than <SEP> the <SEP> separation
<tb> has <SEP> taken <SEP>. <SEP> the <SEP> movement <SEP> (the <SEP> swirl
<tb> of the <SEP> liquid <SEP> stops <SEP> immediately.
<SEP> (the <SEP> such <SEP> sort
<tb> that a <SEP> level <SEP> of the liquidated <SEP>, <SEP> by <SEP> the <SEP> action of <SEP> the
<tb> gravity <SEP> or <SEP> obtained. <SEP> Has <SEP> this <SEP> effect. <SEP> it <SEP> has <SEP> been
<tb> planned <SEP> in <SEP> the <SEP> separating chamber <SEP>, <SEP> nu-des.soii.s
<tb> (lu <SEP> level <SEP> (the <SEP> openings <SEP> of <SEP> discharge <SEP> <B> (I- </B>
<tb> portions <SEP> portions <SEP> of <SEP> tlil, F @? 10 <SEP> ;;
<SEP> ?? it. <SEP> a <SEP> hat <SEP> co nique <SEP> <B> 239 </B> <SEP> '<SEP> fi "-. <SEP> <B> 17 </B> <SEP> and <SEP> <B> 18) </B> <SEP> with. <SEP> between <SEP> this <SEP> each skin <SEP> and <SEP> the <SEP> background <SEP> (the <SEP> the <SEP> free clian <SEP> (the <SEP> separation,
<tb> several <SEP> fins <SEP> repue, <SEP> -selltées <SEP> in <SEP> form <SEP> (the
<tb> plates <SEP> vertical <SEP> radial <SEP>? 9 '<SEP> (him <SEP> suppress
<tb> the <SEP> swirling <SEP> [11i <SEP> liquid <SEP> coming from <SEP> -the
<tb> the <SEP> clécllarge <SEP> taii; _tiitielle <SEP> Ft <SEP> allow <SEP> <iii <SEP> li ttuide <SEP> (the <SEP> Come <SEP> is <SEP> deposited " i '<SEP> and <SEP> <B> (If. </B> <SEP> present <SEP> illi
<tb> free <SEP> level <SEP> product <SEP> 11a1 '<SEP> the <SEP> weighing machine.
<tb>
The <SEP> part <SEP> lower <SEP> elected <SEP> i-paraieur <SEP> tlevil # 11 '
<tb> thus <SEP> a <SEP> chanthre <SEP> collectrivr # <SEP> linked <SEP> liqui, the <SEP> <1.11ï;
<tb> which <SEP> a <SEP> part <SEP> r111 <SEP> liqllifle <SEP> philt <SEP> 1-11'e <SEP> neck,
<tb> served, <SEP> the <SEP> level <SEP> of <SEP> eF # mi-t'i <SEP> tlépenFlant <SEP> Flu
<tb> report <SEP> (he <SEP> exists, - <SEP> between <SEP> input <SEP> and <SEP> read <SEP> output
<tb>, lu <SEP> liquid.
<tb>
<B> 011 </B> <SEP> will note <SEP> 1111e <SEP> this <SEP> # eparateï1l '<SEP> is <SEP> 011111i
<tb> 1t1 <SEP> ellaleur <SEP> of <SEP> 0olïll, ustion <SEP> 11, # s <SEP> gas <SEP>: 11 '<SEP> tllie
<tb> portion <SEP> <B> (</B> iF @ <SEP> its <SEP> height.
<tb>
<B><I>Dit</I> </B> <SEP> 4paralvur. <SEP> the <SEP> vapi-111. <SEP> @ attill'E @, # <SEP>, ## 1 <SEP> ('011 Flllite <SEP> il <SEP> through <SEP> the <SEP> llassa @@@@ <SEP> <B> -_) II) </B> <SEP> al, l <B> #% </B> <SEP> t-ollee 1, -lir: <SEP> fl, t # lltl'ée <SEP> '? -I1 <SEP> 1111 <SEP> 3url'liallffeili '<SEP> <B><U>-,Type-)</U> </B> <SEP> 11l11
<tb> t # olliprend <SEP> un <SEP> rui'taiii <SEP> iloinl, re <SEP> dt # <SEP>, # ouclle @
<tb> lïlanF-s <SEP> horizontal <SEP> in <SEP> t11 - u <SEP> series # @ <SEP>: ':
# len @ lant at. through the gas passage above the fireplace, over its full height and width and along its walls, connected in parallel between the vertical inlet manifolds 241 and the vertical outlet manifold? 43. The superheated steam leaves the outlet manifold through tube 44 and is directed to operating members such as a turbine or the like.
The horizontal flat layers of the overheater absorb heat and thus form a protective surface for the walls in the gas passage, formed by the gas chamber 45 where the gas flow from the first lower passage into the hearth is reversed in direction, so as to equalize the flow of hot gases on all the tubes of the superheater.
Each of the many superheater tubes is continuous between the inlet manifold and the outlet manifold and curved in a horizontal plane to form part of a bundle of tubes in the gas passage and also part of the wall of the gas passage. gas on the two opposite side faces as well as. the end of it. So what is it? shown in fig. 27, each tube passes through the gas passage eight times with return elbows at the end of each straight cross section.
Immediately above and below. there is another similarly curved tube. but in the opposite direction, so as to fill the part of the length of the side walls not occupied by the tubes adjacent to the upper and lower levels, but also extending elsewhere on the portions of the length of the side wall which are occupied by adjacent tubes and the same for the final wall.
Thus the fi- iial wall and the rear parts of the two lateral walls of the gas passage have. superheater Iiorizontauz tubes in contact forming a continuous metal wall for the gases,
that in other parts (the side walls the horizontal tubes <l11 superheater alternate (read top to the beam with spaces between them of a diameter of the tube and a width equal to that of the chamber. l;
11 lias. one (, <B> of the </B> series of horizontal supercharger tubes rests on the bottom of the throttle passage and is arranged to support the return elbows of the part which passes through the gas passage, so that the others are outlined and their horizontal projections cut off, in this way the whole superheater is itself supported by the bottom.
3by arranging the superheater tubes horizontally at different levels between the vertical inlet and outlet manifolds, any liquid in the superheater, when the generator is started for example, will remain at the bottom of the manifolds and fill the tubes. from the lower level. leaving the upper tubes entirely free for steam and thus prevent a shot from the superheater tubes that would occur if a pocket of water prevented the flow of steam from passing, while still allowing it through the other tubes not having no water pockets.
In this superheater, the hot gases cannot damage any tube because each of them is either full of liquid. is cooled internally by a stream of steam and as the liquid in a lower level tube evaporates, the superheater acts temporarily.
like a water tube boiler, partly until the liquid has been completely and safely vaporized, while the rest of the superheater works as a superheater and finally all the tubes work as a superheater.
The arrangement of the superheater is shown schematically in fig. 28, in which one? '. 3? is the separator supplied with saturated steam to the vertical inlet manifolds 41 through tube 34U. Horizontally bent superheater tubes are shown at? 4? and provide the vertical outlet collector 43 with super-
puffed up. which one is. discharged through pipe 44 at 1111th rate set by throttle valve 44 '. A second valve? 44 "is provided to be used for start-up and before the throttle valve? 4-l 'is opened.
This 44 "valve is held or green until all liquid glow has disappeared from the superheater. It should be noted that each of the many tubes in the double layer of the superheater is bent (fib. 2î) so as to constitute no only a bundle of tubes in the gas path. but also protection of the walls of the gas passage and ensuring that each tube has equal contact with the gases at the same temperature in the different sections of the gas stream. equal overheating.
The location of the superheater and its surface are such that the outlet temperature, steam cannot be excessive. whatever the pace.
The water heater tubes are horizontal like the superheater and vaporizer element tubes and each tube is bent in a similar fashion. Parts of the. length of a tube form a transverse bundle through the gas passage, other parts form portions of side walls and other parts constitute a support for the tubes of a higher level. the whole being supported by the bottom.
Some of the real water heater tubes are shown on the. fi * 26 (one in solid lines and another in dotted lines for clarity). They are curved in a series of loops between the vertical inlet manifold 200 and the vertical outlet manifold 31 (1. Two single loops extend longitudinally, parallel to the gas flow, and two multi-loops;
are arranged crosswise. constituting the parts resting on the two side walls. Such curved tubes are supported by those below, so that each of them is also licked by the gas and the meter temperature. In this way, the liquid supplied by each will also be heated.
The horizontal position between the vertical manifolds prevents the formation of pockets of vapor or dissolved gas in the liqni (b # and (# tttpeches a local fire <B> do </B> (the tulws.
In the screen portion 328, where the. tubes of the vaporizer element travet # sent 1 (# passa_-e (les ga.z. (#atre les (# otiche- # a (lt (# rnées <B> stupid </B> disposes of 240. conforming bodies as seen in <B> fi--. </B> 5 (#t 6 ;. in polished and very resistant itietal alloy. They are carried by side pieces 3-16i 'resting on the tubes.
They are shaped so as to decrease the resistance to the current. gas and they serve not only to reflect the radiant heat, but also constitute a reduction (the section of passage of the gases between the shield tubes. so that there occurs a noticeable increase (the speed and a better transmission of the heat of the hot gases which sweep them away.
Surrounding the whole of the steam generator and ensuring the tightness, is provided a metal sheet 2-1ï (fig. <B> 16) </B> acting as the gasket ring for the gases. .1 the outside of this sheet -) 47 is arranged an insulating layer lélére? -1ï '. practically without thermal capacity. The second coat? -18 is applied on the outside.
This outer layer can be made of magnesia or a similar insulating product, the whole being finally covered (one metal foil <B> 257. </B>
Incorporated into the interior of the insulation and, in fact, mounted before the insulation. a frame of beams and uprights serves as a support for the various parts of the steam generator assembly. This eharpente com takes uprights in angle angles, linked to the other elements of the construction, for example by welding or the like, to constitute a reinforcement. l) The stronger pieces? 5Ü (fig. J) are placed transversely to the.
upper part and by 2.51 nuts, they are secured to high-resistance alloy <B> 25-22 </B> suspension parts. front of the sub-bases 2.) 3 also at a.llia <@c (it supports the ends of the flat loops of the water heater in the colder portion of the gas passage.
Sui, the sides of the generator. as seen on the fi-. 16,: have (lispo #, és (les 111011- tant--; verticals in <B> I. </B> 254, on the inside face of which are, tssttjeliie #, for example by welding. pii # ec # s 2: 1:> which. in turn.
r (, çoïveut des orelll (#s 3: ((> porti @ us by the tu-! u ## forming the flat side walls of the fireplace: these ears keep the side walls flat. On the outside, the insulation 348 is enveloped by the metal cover plates 257 fixed to the uprights of the frame.The exterior appearance is that shown in fig. 2.
It is seen that the fireplace is gas-tight and can withstand an internal gas pressure considerably above that of the external air pressure.
In the front of the generator there is a burner with an adjustable longitudinal position, the head of which <B> 265 </B> receives the atomizing oil and steam supply tubes. The burner opens to them in the center of a refractory ring 258. Above the twin-spinner is provided a rectangular opening <B> 271 </B> through which the air heated in the air heater arrives to the burner. comprising tubes through which pass the exhaust gases from the combustion of the steam generator which are discharged through a flue 283.
This air heater, as is evident, is at the end of the gas circuit. It is placed above the burner. Air enters it at? 84 and passes through the air heater tube bundle \ .382 and goes directly. to the burner air chamber or air box, so that the heat, gained by the air in its passage through the air reheater, is not lost and the resistance is small due to the short air path from heater to burner.
To ensure that the generator runs smoothly, adjustment members are fitted to check that the steam generator is working at its best. producing superheated steam at any rate demanded by the steam engine, without gunfire or damage to any part. The heat reserve is so low that it is immediately possible to modify the quantities of steam required for the operation of the engine. This adjustment is automatic: inactive and controlled by the flow of steam supplied or drawn off.
before starting, the steam generator is filled with water up to the stop and throttle valve? 44 '(fig. <B> -28) </B> which is closed and the valve open air 2.14 "which is also closed after filling or opened only slightly.
This prevents gunshot from any part when the burner begins to operate and before the flow of liquid and vapor is established through the interior of the tubes. It is indeed necessary to prevent the heating of a tube which is dry inside and through which there is no passage or insufficient passage of fluid to absorb enough heat and maintain it at a temperature. low enough to be harmless.
The operation of the auxiliary organs is regulated, on the one hand, according to the flow rate of the supplied fear and. on the other hand. so as to ensure an excess of liquid in the fluid mixture supplied by the tubes of the vaporizing element. The liquid level in the separator acts as a means of control to maintain the proper ratios between fuel flow rates and liquid feed key.
In front of the end where the burner is located is placed. on a frame 385, a platform? 8 (i which carries an auxiliary turbine <B> 287 </B> driving, by means of suitable gears, a fan? 88 supplying air to the. air 84, as well as the reciprocating feed pump 289 providing liquid (the work to the generator and oil pumps 9) and 390 ′, respectively for lubrication and for fuel oil.
An auxiliary fan? 91, powered by an independent motor 292 (the turbine? 87, provides start-up air for a gas pilot burner to which is added.
an automatic ignition assembly not shown. The pressure is immediately reached in the steam generator. the steam is supplied to the turbine 87 to operate the feed pump 89. the fuel oil pump 290 and the fan 88. A variation in speed (la.
turbine? 87 produces corresponding variations, weight of the flow rate of the working liquid and that of the fuel and (the air.
The heat transmitted. vaporization and urcliauffe are modified. The speed of the auxiliary turbine is automatically controlled by the quantity of superheated steam released. After the auxiliary conductive turbine a. started to operate and the superheater has lost its initial start-up liquid by vaporization and vapor is circulating through the superheater and liquid is supplied to the tubes of the vaporizer element to replace the vapor formed, the separator prevents any liquid from reaching the superheater.
To ensure that all the tubes of the vaporizer element are wet, the liquid supply is proportionate to the supply of fuel and air with an excess over the rate of vaporization. In this way, an excess of liquid is always obtained in the separator. This excess liquid is constantly removed from the separator.
The continued build-up of excess liquid in the vaporizer element and withdrawal thereof from the separator has the effect of maintaining a certain amount of liquid in the separator at a level determined by the setting. Variations in this level automatically control the surface area of the overflow liquid.
The tubular connection of the separator placed on the path of the hot gases must be protected against gunfire. To achieve this, means such as those shown in fi * 19 and? 0 can be used, in which the connecting tube? 9? is enclosed in a sleeve? 93 spaced from the tube? 9? and closed at both ends.
>? n cooling fluid. such that the excess liquid in the separator? 3? circulates in said space.
The generator which has just been described has the advantage that the steam is supplied in a reduced time of the order of a few seconds and with high efficiency, whatever the key variations a.llnre. The volume and weight (this generator make it usable in the event that only internal combustion machines appear to be suitable for adoption.
Until now, it has not yet been possible to construct a practical and flexible energy-generating unit. at high efficiency. dimensions and weight small enough to compete with internal combustion machines, which however. require special and expensive fuels.
At present. the production of fear requires. indeed. an equipment. InipGr- tant comprising large masses of metal and refractory with a large <B> of </B> liquid reserve. Such equipment is unsuitable for rapid changes in steam flow due to the volume of heat reserve inherent in it. large amount of liquid and solid masses; these masses also make the whole unusable for mobile devices, because of its enormous weight and its lack of compactness.
The embodiment shown and described fulfills the conditions mentioned in the following: For the rapid variations in the steam key flow required by the shutdowns. departures or gear changes, or in other words, to fulfill the condition of flexibility. the heat reserve in the generator must always be at a minimum, the fuel supply and the liquid used must be synchronized with the release of v @ lp # ur, and the stopping and starting loads kept to a minimum .
In addition to the reduction in the heat reserve, which should tend as much as possible towards zero, the flexibility in a unit of this kind also requires the automatic maintenance of the proportionality of the fuel flow and.
calories Ii4rée by combustion with the supply of liquid and with the rate of discharge or eniIiloi of the vapor produced. This regulation would be impossible if we do not have a very falblf # heat reserve and controls:
appropriate. In order to obtain a high efficiency in the use of steam under pressure. it is essential that the pressure of the viip (-iii- drink high.
For high pressures Fs. so fl'f @ vit lin exaggerated weight of nleta.l. the ge11eralel1r must. be formed by steel tubes of the smallest possible diameters: the collectors and reservoirs of necessarily larger diameters must also be reduced.
Such limitations to metal envelopes exclude the use of the natural circulation of the liquid during the va porization and. therefore, require the use of other means to avoid gunshots of the metal and ensure the transmission of heat from the fuel to the vaporized liquid and to the superheated steam.
A high efficiency of the generation of steam by the heat of the fuel requires not only that the combustion be complete inside (the hearth and due to any excess air be avoided as far as possible at all loads from zero to the maximum, but also that the heating surface is suitably arranged relative to the hearth and the path of the combustion products to promote the transmission of heat through the heating surface exposed in the hearth and beyond it. This reduction in weight imposes the need for high rates of heat transmission per square meter of heating surface in order to reduce the heating surface.
To achieve compactness, the fireplace should be as small as possible and its shape should have flat faces. To reduce the size of the hearths, the rate of heat release per cubic meter must be very high and. in order to achieve high efficiency, the high rate combustion must be accomplished without excess air possible and without intestinal fuel. The key concern is to minimize. on the flat side faces of the hearth, the use of refractory requires that the tubes of small diameters be placed side by side in contact with each other:
this avoids the provision of continuous flat iiiélalliques surfaces to limit the fo @ -cr and the other key hot gas zones.