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.
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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.