Réservoir de liquide et de vapeur avec dispositif séparateur de vapeur pour chaudière tubulaire. La présente invention se rapporte à, un réservoir de liquide et de vapeur avec dispo sitif séparateur de vapeur pour chaudière tubulaire.
Les dispositifs séparateurs connus sont des dispositifs centrifuges et sont en général montés sur une ou deux rangées, à l'inté rieur d'un réservoir de vapeur et de liquide d'une chaudière tubulaire. Ces dispositifs sont destinés à effectuer la séparation de la vapeur contenue dans le mélange liquide-vapeur qui est, déchargé à grande vitesse par les tubes d'évaporation d'une telle chaudière.
Ces sé parateurs .centrifuges connus comprennent une chambre .de tourbillonnement présentant une entrée tangentielle, une sortie pour la vapeur communiquant avec un espace central de la chambre de tourbillonnement et une sortie périphérique, décalée axialement par rapport à l'entrée, pour décharger le liquide en lui conservant une vitesse sensiblement constante à l'intérieur de la. chambre.
L'invention a pour but d'améliorer les conditions de fonctionnement de ce genre de séparateur, d'une part, en vue d'obtenir une vapeur de meilleure qualité, c'est-à-dire phis sèche, et ceci avec un minimum de perte de charge, et, d'autre part, de façon à réaliser une meilleure circulation générale. du fluide utilisé dans la chaudière en agissant sur le mouvement du liquide par des moyens de gui dage appropriés. L'invention a également pour but de per mettre de réduire la .place occupée par des séparateurs à l'intérieur du réservoir tout. en facilitant les travaux d'entretien et les dé montages partiels.
I Le réservoir de liquide et de vapeur avec dispositif séparateur de vapeur objet de l'in vention est .caractérisé en ce qu'il comprend au moins un séparateur centrifuge monté dans ledit réservoir sur une cloison limitant une chambre d'entrée dans laquelle débouchent les tubes d'évaporation de la chaudière, chaque séparateur .centrifuge comportant une cham bre de tourbillonnement présentant au moins une entrée au moins approximativement tan gentielle, une sortie ménagée .pour de la va peur à son extrémité supérieure et une sortie annulaire périphérique ménagée pour du li quide à son extrémité inférieure, des surfaces de guidage étant disposées au moins dans la sortie :
de liquide de ce séparateur pour impri mer au liquide un mouvement hélicoïdal des cendant et pour lui donner une direction déter minée en aval de cette sortie, au moins une sur face séparatrice étant disposée dans la. partie supérieure de il@a chambre d e tourbillonnement, de manière à guider la vapeur vers ladite sor tie de vapeur.
On montrera dans la description qui va suivre comment on peut adapter le réservoir de liquide et de vapeur avec dispositif sépa rateur spécifié ci-dessus aux cas les plus di vers rencontrés clans les installations produc- trices de vapeur. On décrira des formes d'exé cution particulièrement adaptées aux chau dières à haute pression, aux chaudières à. gros débit-, aux chaudières de grande longueur, ainsi qu'aux installations marines travaillant dans .des conditions partie Lilièrement -difficiles d'instabilité et avec de grandes fluctuations du niveau de liquide dans le réservoir.
On se référera dans la description de ces diverses formes d'exécution choisies, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est une élévation schématique en coupe d'une chaudière.à vapeur équipée d'une première forme d'exécution.
La. fig. 2 est une élévation en coupe, à plus grande échelle, du réservoir de liquide et de vapeur représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est une élévation en coupe de l'un des séparateurs disposés dans le réser voir représenté aux fig. 1 et 2.
La fig. 4 est une vue en coupe selon INr-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une élévation en coupe d'une autre forme d'exécution de séparateur.
La fig. 6 est une vue analogue encore d'une autre forme d'exécution.
Les fig. 7 à 9 représentent d'autres formes d'exécution de séparateur.
Les fig. 10 et 11 sont respectivement une élévation en coupe et une vue de côté d'un séparateur muni d'un ajutage de sortie de liquide à son extrémité inférieure.
La fig. 12 est une "élévation. schématique en .coupe longitudinale du réservoir d'eau et de vapeur, dans lequel des séparateurs tels que .celui représenté aux fig. 10 et 11 sont montés.
Les fig. 13, 14 et 15 sont des élévations en coupe de séparateurs présentant des sur faces de guidage pour le liquide, disposées dans la chambre de tourbillonnement de cha cun de ces séparateurs.
La fig. 16 est une élévation partiellement en coupe d'un séparateur particulièrement adapté aux gros débits.
La fig. 17 -est une vue en plan du sépara teur représenté â la fig. 16. La fig. 18 représente schématiquement la disposition de séparateurs tels que celui repré senté aux fig. 16 et 1.7 clans uni réser@-oir d'eau et. de vapeur d'une chaudière à gros débit.
La chaudière à vapeur représentée sché- inatiquement à la fig. 1 comprend deux chambres de combustion symétriques 101 et 102, disposées de part et. d'autre d'une cloi son centrale 1.03 et alimentées par des brû leurs 104. Des faisceaux de tubes cl'éaapora- fon <B>1.05</B> et 106 s'étendent au. travers des chambres de combustion et d'autre; tubes d'évaporation. 107 sont associés à. la cloison 103.
Ces tubes d'évaporation communiquent, à leurs extrémités inférieures avec des réservoirs de liquide inférieurs ou collecteurs 108, 1_00, 110, et convergent à leurs extrémités supé- mcures vers un réservoir de liquide et de va peur 111 que .comprend la chaudière. Une cloison 1.12 disposée à l'intérieur du réser voir 111 sépare une chambre d'entrée 1.1.3 du reste de ce réservoir, tous les tubes d'évapo ration débouchant dans cette chambre.
Va peur et liquide sortent. .de la chambre 113 à travers des séparateurs centrifuges 111 dis posés selon deux rangées parallèles sur la cloison 112. Les entrées de ces séparateurs dé bouchent dans la. chambre<B>113</B> et ils décbar- gent la vapeur au-dessus et le liquide au-des sous du niveau du liquide contenu dans le réservoir<B>11.1.</B> La vapeur s'échappe de ce ré servoir par une :conduite 1.15, pour être di rigée vers un surchauffeur 116 dont les tubes se trouvent -entre ceux du faisceau 106 de tubes d'évaporation.
Un tui-au d'alimentation en liquide 150 débouche dans l'espace de li quide du réservoir.
Après avoir traversé les faisceaux de tu bes 1.05, 106, les fumées et autres produits clé la combustion passent sur des surfaces d'échange de chaleur .d'économiseurs 1.1.7, et de là :dans une cheminée.
La cloison 112 est représentée de facon plus détaillée à la fig. 2. Elle comprend des plaques 118 et 119 convenablement fixées en position verticale au réservoir<B>111.</B> Ces pla ques sont associées à d'autres plaques 120, 1_21, puis 124, 125, toutes ces plaques étant d'une largeur telle qu'on petit les passer par une ouverture d'accès du réservoir 111.
Les bords supérieurs des plaques 120 et 1'21 sont munis de joints 1 ? et 123, étanches à la vapeur et qui les relient aux bords infé rieurs des plaques 118 et<B>1.19,</B> tout. en. per mettant, un déplacement relatif de ces plaques par glissement, et les bords adjacents des plaques 120-1.21, 121-125 et<B>125-121.</B> sont respectivement réunis par des serre-joints 126, 127 et 128. Des plaques terminales appro priées (non représentées) achèvent de limiter la chambre ainsi formée.
Cette disposition des plaques facilite l'accès des extrémités supé rieures des tubes d'évaporation et gceci a une importance particulière dans les chaudières maririe:s dans lesquelles la chambre doit. occu per à pets près toute la moitié inférieure du réservoir, par suite de la grande surface de celui-ci qu'oeeupent les extrémités supérieures des tubes d'évaporation.
Une rangée de séparateurs centrifuges 11.4 est montée sur chacune des plaques 118 et 119. Une console 7.29, munie d'un rebord 130 dirigé vers le bas, est, disposée au-dessus de chaque rangée de séparateurs. Cette console présente une ouverture au-dessus de chaque séparateur et supporte un sécheur ou séparateur à chi canes 131, du type à labyrinthe, disposé au ,dessus de la sortie de vapeur de chaque sépa rateur.
Entre les séparateurs centrifuges d'une mangée et. la console correspondante est mé nagé un espace 132 par lequel la vapeur peut sortir sans passer par le sécheur 131. Ainsi, une partie de la vapeur venant. des sépara teurs centrifuges s'échappe vers le haut à tra vers les sécheurs 131 et le reste s'échappe vers le bas et vers l'intérieur, sous la, console. Avec eette disposition, la perte de pression subie p:ir la vapeur est moindre que si les sécheurs étaient appliqués directement sur les sorties de vapeur des séparateurs centrifuges; la charge des sécheurs est plus uniforme et le séchage de la vapeur est en fait amélioré.
L'eau évacuée aux extrémités inférieures des séparateurs 114 est b ffidée par des déflec- teurs 142 et le liquide contenu dans le réser voir rejoint le circuit de travail de la chau dière par des tuyaux de descente tels que ce lui indiqué en 151.
Comme le montrent plus spécialement. les fig. 3 et 4, le séparateur centrifuge comprend une chambre de tourbillonnement 133 de sec tion circulaire et présentant une entrée sen siblement tangentielle 131, pour l'admission à bande vitesse d'un mélange .de liquide et de vapeur.
A l'extrémité supérieure de la chambre de tourbillonnement, une sortie 135 est ména gée pour la vapeur séparée. Cette sortie est délimitée ,par un rebord cylindrique 136 qui s'étend vers le bas à partir de la surface ter minale 137 de l'extrémité de la chambre de tourbillonnement. Ce rebord 136 empêche non seulement du liquide tourbillonnant selon une couche annulaire dans la partie supérieure de la chambre de tourbillonnement 133 d'être emporté vers le haut, mais oblige aussi le liquide tombant du sécheur 1.31 de retourner dans la zone centrale de la chambre .de tour billonnement.
La sortie 135 est, de préférence, excentri que par rapport à la chambre de tourbillon nement, ainsi que le montre la fig. 4, dans la quelle l'axe longitudinal de la chambre de tourbillonnement est en B, alors que celui de la sortie est en A. L'entrée 134 débouche dans une région de la chambre de tourbillonnement dans laquelle le rebord 136 se trouve à une relativement grande distance de la paroi de cette chambre. Cette disposition assure une plus faible perte de charge que si la sortie de vapeur 135 était concentrique par rapport à la chambre et améliore ainsi les caractéristi ques :de circulation de la chaudière compre nant les séparateurs, ceci sans augmenter son encombrement.
Dans la disposition représen tée, le plan longitudinal passant par les axes < 1 et B .coupe la paroi latérale de la cham bre un peu en aval .de la région dans laquelle l'entrée 134 débouche.
La vitesse d'entrée du mélange vapeur- liquide dans les séparateurs dépend de la dif férence.de pression entre la, chambre d'entrée 113 du réservoir et le reste de l'espace inté rieur de ce réservoir. Le courant .du mélange entrant par l'entrée 134 est sensiblement tan gentiel à la chambre de tourbillonnement 133, il en résulte qu'une pellicule -de liquide tour billonne et coule le long de la paroi de la. chambre de tourbillonnement, la force cen trifuge effectuant ainsi la séparation du li quide et de la vapeur.
L'eau séparée s'écoule à travers une sor tie annulaire 140, ménagée à l'extrémité infé rieure de la chambre :de tourbillonnement, entre un rebord périphérique 138 s'étendant vers le bas à partir d'une plaque de fond 139 de la chambre et un prolongement de la. paroi périphérique cylindrique de cette chambre. Cette sortie annulaire est munie d'ailettes de guidage 141 délimitant plusieurs passages hé licoïdaux destinés à imprimer au .liquide un mouvement hélicoïdal descendant et servant en même temps -de support à la plaque de fond 139; le rebord 138, qui est de forme cylindrique, s'étend vers le bas jusqu'au bas des ailettes.
Les forces exercées par le courant de liquide traversant de haut en bau les sorties annulaires empêchent., dans les chambres de tourbillonnement, le niveau du liquide de monter à une hauteur correspondant au ni veau de liquide dans le réservoir, ce qui di minuerait l'espace disponible pour le proces sus de séparation, et cela même si le niveau de liquide dans le réservoir monte jusqu'à. proximité des extrémités supérieures .des chambres de tourbillonnement.
Sous la sortie 140 se trouve une plaque de déflection 142 supportée par des brides 143 et destinée à guider le liquide sortant vers la région centrale du réservoir. , Des organes peuvent être prévus pour pré venir l'inondation de l'espace central de la chambre de tourbillonnement et l'entraîne ment de liquide par la sortie .de vapeur 135 qui pourrait en résulter. On utilise à cet effet une plaque 144, courbée de façon que son bord supérieur suive le rebord 136 auquel il est brasé ou soudé.
Les autres bords de la. plaque 144 ont la forme indiquée et cette plaque s'étend principalement en arrière de l'entrée 134, la partie supérieure de son bord oblique 145 s'étendant cependant devant cette entrée.
Les séparateurs centrifri;-es sont disposés selon deux rangées opposées à l'intérieur du réservoir de vapeur et de liquide 111 de la chaudière, les séparateurs de chaque rangée étant disposés par paires, avec des entrées tangentielles 134 disposées de façon que les courants de vapeur et d'ea.u dans les deux chambres d'une paire tournent en sens inverse (voir fig. 4) ;
lesdites entrées sont parallèles et adjacentes et. normales à. une plaque de bupport 118 ou 119 à. laquxelle sont fixés les séparateurs, de façon que leur installation ou leur démontage soit aisé.
Les organes pour fixer chaque séparateur à la plaque 1.18 ou 119 comprennent un re bord 146 ménagé au bout de l'entrée 134, les bord de cette entrée eux-mêmes étant chan- freinés.
Les rebords 1.16 également chanfreinés d'une paire .de séparateurs sont. engagés, d'une part, sons des barres fixes 147, de chaque côté du groupe, et. sont pris, d'autre part, sous une barre en .coin 148, amovible et serrée contre les bords internes des rebords 1-16 par des écrous 149 vissés sur des goujons de la plaque 118 ou 119. Les barres 1:17 et 148 sont chanfreinées de façon complémentaire à celle .dont les rebords 1.16 sont chanfreinés.
Grâce à ces organes de fixation, la. mise en place dés séparateurs centrifuges sur une pla que 118 ou 119 et. leur démontage sont très fa ciles. Lorsqu'on -désire installer une paire de séparateurs, ceux-ci sont mis en place contre la plaque :correspondante, les rebords 146 étant contre la plaque et leurs bords exté rieurs .chanfreinés en contact avec les bords chanfreinés des barres 1-17. On applique en suite la.
barre en coin 148, ses bords chan- freinés étant en contact avec les bords chan- freinés internes des rebords 146, et on la serre avec les écrous 1.19, de façon que les rebords soient forcés d'une manière étanche contre la plaque et y restent fermement main tenus, les entrées 131 étant en regard d'ou vertures correspondantes ménagées dans la plaque. Les séparateurs peuvent être enlevés simplement en dévissant, les écrous 119 et en enlevant la barre 118.
Toute l'opération de démontage ou de remplacement d'une paire de séparateurs peut s'effectuer à l'aide d'une clé à tube insérée entre les entrées 131 pour être appliquée sur les écrous 119 et on re- mar(luera qu'il n'est pas nécessaire de pouvoir accéder à l'espace situé entre la. plaque 118 on l l S) et la paroi adjacente du réservoir 111. Cette manière de monter les séparateurs centrifuges permet de les rapprocher les uns (les autres dans chaque rangée et d'obtenir ainsi une grande capacité de séparation va peur-eau par unité de longueur du réservoir.
hn outre, la position excentrique de la sor tie de vapeur par rapport à la chambre de tourbillonnement permet une disposition de eliaque entrée telle que sa paroi latérale plane externe soit tangente à la paroi cylindrique (le la chambre de tourbillonnement. Ainsi, l'entrée n'augmente pas la dimension maxi- muni du séparateur dans un plan passant par les axes longitudinaux des séparateurs d'une rangée, parallèlement à la plaque 118 ou 119, et ceci favorise encore le rapprochement des séparateurs et une grande capacité de sépa ration vapeur-eau par unité de longueur de réservoir.
De plus, pour un diamètre donné (le la chambre de tourbillonnement et de la sortie de vapeur, une disposition excentrique (le Bette sortie ide vapeur ménageant une lar geur accrue entre le bord de la sortie de va peur et la paroi cylindrique de la chambre de tourbillonnement dans la zone d'entrée à l'ex tréinité supérieure de la chambre, il en ré sulte une meilleure séparation et une plus grande capacité de la chambre.
En somme, la construction décrite permet une économie (le place substantielle et ceci est particuliè- renient. important lorsque le réservoir sous pression est. appelé à travailler à des pressions élevées. Dans le séparateur centrifuge représenté à la fig. 5, une ouverture annulaire ménagée entre un sécheur 153 et une sortie .de vapeur 154 d'une chambre de tourbillonnement 157 a la forme d'un passage, délimité par un dôme spécial 155 et par un rebord<B>156,</B> s'étendant vers le bas et vers la périphérie .de la chambre 1.57.
La partie principale du dôme 155 est parallèle au rebord 156 et s'étend au-delà de la périphérie de la chambre 157; de plus, elle est munie d'un rebord 158 s'étendant vers le bas; grâce à cette construction, l'eau éven tuellement entraînée par la vapeur au moment où elle quitte l'extrémité supérieure .de la chambre de tourbillonnement est rejetée sous le dôme 155 et se rassemble sur la surface de ce dôme en grosses gouttelettes assez lourdes pour tomber :par gravité à. partir -du bord inférieur du rebord<B>158.</B>
La forme d'exécution représentée à la fig. 6 diffère de la précédente en ce qu'elle présente un plus grand espace entre le sécheur 7.53 et la sortie de vapeur de la chambre 157. Cet espace est subdivisé en plusieurs passages annulaires 159,<B>160,</B> à travers lesquels la sor tie de vapeur de la chambre de tourbillonne ment communique librement avec l'espace de vapeur ,du réservoir. Deux passages annu laires sont ménagés entre un dôme spécial 161, une tôle annulaire<B>162</B> et le rebord<B>156</B> de l'extrémité supérieure de la chambre 157, ces pièces étant. maintenues espacées les unes par rapport aux autres .par des moyens appro priés.
On a constaté que .la répartition des par ticules d'eau résiduelle dans le courant tour billonnant qui sort par l'ouverture .de vapeur (par exemple par l'ouverture 135 de la forme d'exécution représentée à la fig. 3), n'est pas uniforme, mais qu'il existe une zone .dans la quelle la concentration de l'humidité est phis élevée. Une partie de cette humidité peut être projetée radialement vers l'extérieur et fran chir la sortie annulaire de vapeur.
La forme d'exécution représentée à la fig. 7 comprend un cône inversé perforé 163, monté au-dessus de la sortie de vapeur 135 et sous le sécheur<B>131.</B>
Le cône 163 sert de régulateur pour le courant ascendant de vapeur et il agit aussi pour séparer l'humidité par adhésion super ficielle. Il recueille les gouttelettes entraînées hors .de la zone de tourbillonnement de la chambre<B>133</B> ou tombant du sécheur 131. L'eau recueillie par le cône 163 s'écoule vers son sommet qui se trouve sur l'axe de la chambre de tourbillonnement et tombe et s'écoule par la sortie de liquide 140 avec le reste de l'eau séparée.
Un tel cône inversé arrête tout suintement de liquide qui pourrait sans .cela parvenir jusque ;sur le sécheur 131. Dans certaines con- ditions, ce suitement pourrait entraîner -des quantités d'eau importantes, mais, grâce à l'action du cône, il est empêché, de sorte que le sécheur ou séparateur à chicane peut fonc tionner efficacement.
Comme les perforations du cône 163 offrent une section de passage plus petite que la sortie 135 et que cela risquerait de réduire le débit ascendant, un passage latéral annu laire 166 est ménagé pour la vapeur sous le cône, en écartant le bord 164 -de la surface terminale 137 de l'extrémité supérieure de la chambre de tourbillonnement aii moyen d'en tretoises 165, pour l'évacuation latérale d'une partie de la vapeur.
Le fluide qui passe au-dessus du cône 163 en traversant les perforations de celui-ci perd une fraction importante :de sa vitesse angu laire, de soi-te que la vitesse à laquelle la va peur s'approche du sécheur 131 est relative ment uniforme. Cette uniformité de la vitesse conduit à une charge régulière et à un fonc tionnement phis efficace du sécheur 131.
Le cône inversé perforé 1.63 pourrait être remplacé par une pyramide inversée perforée. La. variante représentée à la fig. 8 comprend un cône ou une pyramide métallique inversé 168, s'étendant vers le bas jusque dans la cham bre de tourbillonnement. 133 et dont le bord supérieur repose sur le rebord 137 de cette chambre auquel il est fixé. Ce cône 168 ne s'étend pas au-delà du tourbillon initial formé par le fluide pénétrant dans la cham bre de tourbillonnement, il est perforé comme indiqué et la section de passage de ses perfo rations est au moins égale à la section de pas sage de la sortie de vapeur 135.
La vapeur séparée traverse librement les perforations du cône 168, mais ce dernier agit conmm:e une barrière pour les gouttelettes de li quide entraînées qu'il recueille par adhésion et draine le liquide ainsi recueilli vers une région centrale du tourbillon, dans une zone de pression réduite. De plus, en répartissant plus unifor mément le débit. de vapeur dans la sortie de vapeur, le cône 168 tend à maintenir la vi tesse de sortie de cette vapeur dans toute la section de sortie au-dessous d'une valeur à laquelle des particules d'eau pourraient être entraînées par la vapeur.
Pour assurer une bonne qualité de vapeur même avec une haute capacité et avec des ni veaux d'eau instables dans la chaudière, on dispose un .cône ou une pyramide inversé per- foiré :auxiliaire 169 à. l'entrée du sécheur 131 et on le maintient. dans cette position en ser rant son rebord périphérique 170 entre le sécheur 131. et la console<B>171.</B> de la plaque de support 118 et le rebord 130 de cette console; la pyramide ou cône auxiliaire 169 agit égale ment de la manière déjà décrite.
Le séparateur !de vapeur et de liquide re présenté à la fig. 9 est similaire à celui repré senté à la fig. 8, sauf qu'il ne comprend pas de cône ou pyramide auxiliaire 169.
Chacun des séparateurs centrifuges dé- erits ci-dessus en référence aux fi-. 5 à 9 est destiné à faire partie d'un. dispositif séparateur de vapeur d'un réservoir de liquide et. de vapeur pour une chaudière tubulaire et à être monté dans ce réservoir, sur une cloison limitant une chambre d'entrée dans laquelle débou chent les tubes d'évaporation de la chaudière.
Chacun de ces séparateurs présente une en trée au moins approximativement tangen tielle et des surfaces de guidage sont dispo sées dans sa. sortie de liquide pour imprimer au liquide un mouvement. liélieoïdal descen dant et lui donner une direction déterminée en aval. de cette sortie. Dans la partie supé rieure de la chambre de tourbillonnement de chacun de ces séparateurs, au moins une sur face séparatrice est. disposée de manière à guider la vapeur vers la. sortie de vapeur de ce séparateur. Dans certains cas, il est avantageux de dévier le liquide sortant du séparateur dans une direction d'écoulement bien .déterminée.
La forme d'exécution représentée aux fig. 10 à 12 comprend des déflecteurs disposés à la base des séparateurs et guidant chacun un courant de liquide séparé vers le tuyau de descente le plus proche.
Cette disposition prend une importance particulière dans .les réservoirs de chaudières très longs et équipés .d'un seul ou d'un petit nombre de tuyaux de descente. Dans Lin réser voir dans lequel le liquide séparé dans plu sieurs séparateurs doit parcourir des dis tances notables pour atteindre un tuyau de descente, il. importe par ailleurs que les .con ditions d'écoulement et .de niveau du liquide dans le réservoir ne se trouvent pas affectées de ce fait. Au-dessous du fond de chaque chambre de tourbillonnement., on ménage alors un ajutage tel que ceux représentés aux fig. 10 à 12.
Chacun de ces ajutages est mé nagé entre une plaque de fond inclinée 172 et une plaque supérieure 173 et aboutit à une sortie 171 dirigée dans une direction for mant un angle légèrement supérieur à 90 avec l'axe de l'entrée 179 du séparateur. Les plaques 172 et 173 sont réunies par des pla ques latérales 175 à 178.
Le liquide qui sort .de la chambre de tour billonnement par l'ouverture annulaire 1.40 est animé d'un mouvement tourbillonnaire et l'ajutage limite la dispersion de ce liquide pour le guider en un large courant vers le tuyau de descente. Lorsque les séparateurs sont disposés comme indiqué à la fig. 12, par rapport au tuyau de descente, les ajutages guident, de préférence, l'eau séparée selon un courant dirigé légèrement vers L'axe du ré servoir, les sorties des ajutages faisant face aux tuyaux de descente. Dans un réservoir 180 représenté à la fig. 12, les ajutages de séparateurs 181 sont, dirigés vers la droite et envoient l'eau séparée vers le tuyau de des cente 182,
alors que les ajutages de sépara teurs 183 de la même rangée sont dirigés vers la gauche et envoient le liquide vers le tuyau de descente 184. Dans cette figure plutôt. sché- matique, on a désigné par<B>185</B> la chambre d'entrée limitée par une cloison 186, et<B>187</B> désigne des tubes de sortie -de vapeur en amont desquels est montée une rangée de sé cheurs 188.
En ménageant des sorties de li quide de hauteur relativement réduite, on fa cilite la jonction désirée des courants séparés et leur guidage vers un tuyau de descente, avec un minimum de perturbations de l'écou lement dans le réservoir et tout en assurant un maximum de section d'écoulement dans le réservoir au voisinage des séparateurs et de leurs ajutages.
Ce résultat est obtenu grâce à L'utilisation de l'énergie cinétique du fluide plus dense sortant .du séparateur pour diri ger ce fluide dans la direction de l'écoule ment du liquide à l'intérieur du réservoir, au lieu de le renvoyer perpendiculairement à cette direction, comme c'était le cas dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2 par exemple. Lorsque le fluide séparé, plus dense, est déchargé perpendiculairement au courant existant dans le réservoir, il est nécessaire de maintenir le niveau .du liquide à une certaine hauteur pour assurer son écoulement dans la direction désirée.
La nécessité d'un tel niveau élevé de liquide est évitée dans la forme d'exécution qu'on vient de décrire.
Le séparateur centrifuge représenté aux fifg. 7.0 et 11 présente une entrée au moins approximativement tangentielle 179 et une surface séparatrice constituée par un rebord cylindrique rentrant qui entoure l'ouverture supérieure de la .chambre de tourbillonnement de ce séparateur et qui est disposée de ma nière à guider la vapeur vers cette ouverture qui constitue la sortie de vapeur du sépara teur.
Ainsi que cela est représenté à la fi-. 12, ee séparateur est destiné à être monté dans un réservoir de liquide et de vapeur<B>180</B> 0 pour une chaudière tubulaire, sur une cloison 186 limitant une .chambre d'entrée 185 dans la quelle débouchent les tubes d'évaporation de cette chaudière, et à faire partie d'un dispo sitif séparateur de vapeur pour ladite chau dière.
Considérant les conditions d'écoulement dans un séparateur tel que celui qu'on vient de .décrire, on remarque que le mélange de liquide et de vapeur pénétrant à grande vi tesse dans la. chambre de tourbillonnement a tendance à poursuivre son mouvement dans la même zone horizontale, de telle sorte que la pellicule de liquide tend à prendre une épaisseur croissante. Cependant, la force de la pesanteur impose au fluide une composante verticale de déplacement de haut. en bas, de sorte qu'il en résulte un mouvement en hé lice de la pellicule -de liquide sur la .paroi de la chambre de tourbillonnement.
La force cen- trifugepouvant,.devenirdetbeaucou p supérieure à celle de la pesanteur :dans les chaudières à haute pression, il peut en résulter une colli sion entre le fluide qui vient de pénétrer dans la chambre et la couche de .liquide qui a déjà commencé de descendre le long de la paroi de cette chambre. Ceci peut provoquer un réen- tra.înement de cette couche de liquide vers le haut et. son éparpillement dans l'espace .de va peur, au voisinage de l'axe de la chambre, d'où il peut être pris par de la vapeur et entraîné vers le sécheur.
D'autre part, aux pressions élevées, le principe même de la séparation centrifuge peut se trouver compromis. Cette séparation est en effet basée sur le fait que le poids spé- eifique du liquide est supérieur au poids spé cifique de la vapeur, la séparation étant .d'au tant meilleure que ce rapport est phis élevé. Or, lorsque la pression augmente, ce rapport diminue rapidement, de sorte qu'il devient extrêmement .difficile de séparer la vapeur du liquide lorsque la pression de fonctionne ment augmente.
Toute vapeur mélangée à -du liquide est entraînée par celui-ci jusque dans les tuyaux de descente et, du fait -du plus petit poids spécifique de la vapeur, le débit est réduit et la circulation se maintient à un niveau inférieur.
Il importe donc d'augmenter l'effet de la pesanteur, d'une part, .pour écarter rapide ment de la zone d'entrée le liquide qui vient de pénétrer dans la chambre .de tourbillonne ment et, d'a-Litre part, pour rendre plus effi cace le processus de séparation. Dans les for mes d'exécution représentées aux fig. 13, 14 et 15, ce résultat est. obtenu au moyen d'or ganes déflecteurs utilisant l'énergie cinétique du courant entrant pour augmenter l'effet de la pensanteur.
Dans le séparateur représenté à la<B>13,</B> une chambre de tourbillonnement 190 est mu nie d'une nervure hélicoïdale 191 dont la lar geur diminue graduellement à partir de son extrémité supérieure 192, au voisinage de la sortie de vapeur 198, pour tomber à zéro quel que peu au-dessus de la sortie annulaire 194, où la nervure s'efface. Cette sortie est. mé nagée comme décrit précédemment, entre un rebord 195 s'étendant vers le bas à partir d'un fond 196 de la. chambre et un prolonge ment de la paroi latérale de celle-ci. Le pas sage annulaire ainsi formé est muni de ner vures hélicoïdales 197.
La nervure 191 est fixée à la paroi de la chambre 190 et. disposée de manière à laisser libre une zone centrale à travers laquelle la vapeur peut monter vers la sortie,de vapeur 198.
La forme d'exécution représentée à la fig. 14 comprend plusieurs nervures paral lèles 200, qui s'étendent en travers de l'en trée Met. à travers le séparateur jusque clans la sortie annulaire de liquide 194. Des parties droites 201. desdites nervures sont disposées en regard. .de l'entrée, mais, à partir -du voi sinage de cette entrée, les nervures 200 se pro longent en hélice.
De préférence, les nervures 200 sont de même largeur radiale que la sor tie annulaire 194 et les chemins hélicoïdaux qu'elles limitent débouelrent clans les passages hélicoïdaux .délimités par les ailettes 197 de cette sortie annulaire, qui sont constituées par les extrémités inférieures .des nervures 200.
La forme -d'exécution représentée à la fig. 15 comprend des organes déflecteurs constitués par des cannelures ou rainures qui s'étendent comme les nervures précédemment décrites, sur toute la hauteur de la chambre, pour former des chemins hélicoïdaux dont les parties inférieures sont, de préférence, ména gées de faeon à correspondre aux ailettes clé guidage 197 de la sortie annulaire.
Une partie 202 de la surface interne de la chambre de tourbillonnement peut être lais- sée lisse, entre les spires supérieures et infé rieures de ces moyens -de guidage.
Un rebord annulaire 203, disposé à l'ex trémité supérieure de la chambre, empêche comme dans les cas précédents le liquide tour billonnant dans la partie supérieure de la chambre, selon une couche annulaire, d'être emporté vers le haut et contribue à le faire retomber. Ce rebord oblige également le li quide retombant d'un sécheur 201 de retour ner dans la chambre de tourbillonnement.
Les séparateurs représentés aux fig. 13 à. 1 5 sont également destinés à être montés clam un réservoir de liquide et de vapeur, sur une cloison limitant une chambre d'entrée dans laquelle débouchent les tubes d'évapo ration d'une chaudière tubulaire, et à. faire partie d'un .dispositif séparateur de vapeur pour cette chaudière. Les surfaces de guidage 197 que chacun d'eux présente sont destinées à imprimer au liquide un mouvement hélicoï dal descendant et à lui donner une direction déterminée en aval de la. sortie de liquide 191 du séparateur considéré.
Chacun de ces sépa rateurs comprend une surface séparatrice 203 disposée dans la partie supérieure de sa cham bre de tourbillonnement, :de manière à guider la vapeur vers la. sortie de vapeur 198 de ce séparateur.
Ces dispositions permettent d'obtenir, dans les chaudières à haute pression, du liquide pratiquement exempt de traces de vapeur dans les tuyaux de :descente et d'assurer ainsi une circulation optimum et en même temps de la vapeur pratiquement. exempte de traces d'humidité, ce qui assure un fonctionnement sûr d'un surchauffeur et d'une turbine et évite les ennuis rencontrés précédemment dans de tels appareils, du fait d'humidité ou de ma tières solides entraînées par la vapeur. On peut ainsi augmenter sans danger la. puissance d'évaporation des chaudières à circulation na turelle et produire une vapeur à haute pres sion de bonne qualité avec un réservoir (le volume minimum.
La forme d'exécution représentée aux fig. 16 à 18 comprend es séparateurs centri- fuges destinés à faire ,partie d'un dispositif séparateur de vapeur pour une chaudière tu bulaire et agencés de manière à permettre de réduire leur encombrement dans un réservoir et d'obtenir des capacités d'écoulement parti- eulièrement élevées.
Dans cette forme d'exécution, les sépara teurs sont de relativement grand diamètre. Ce diamètre est sensiblement égal à la hauteur de chaque séparateur et, l'entrée pour le mé lange -vapeur-liquide s'étend, pour chacun d'eux, sur une large partie de la périphérie de la chambre de tourbillonnement.
L'ouverture 205 de la chambre de tour billonnement du séparateur représenté aux fig. 16 et 17 s'étend sur plus d'un tiers de la périphérie de cette .chambre. Elle .comporte une série de déflecteurs 206 à 212 disposés selon des directions sensiblement tangentielles à la, chambre de tourbillonnement, -de façon à créer des entrées au moins approximative ment tangentielles à .ladite chambre. Chacun de ces déflecteurs est fixé à. son extrémité inférieure à un rebord arqué 213, solidaire de la paroi latérale de la chambre de tour billonnement, et à son extrémité supérieure à un rebord similaire 211, fixé lui-même à l'extrémité supérieure de la chambre de tour billonnement.
Comme .décrit précédemment, la chambre comprend un fond 215 conformé de façon à ménager une sortie annulaire péri phérique dans laquelle des surfaces de gui dage constituées par des ailettes 216 délimi tent des passages hélicoïdaux 217 destinés à imprimer au liquide un mouvement hélicoï dal descendant et à lui donner une direction déterminée en aval de la sortie de liquide du séparateur. Cette chambre présente une sor tie @de vapeur 218 dont un rebord, s'étendant vers l'intérieur et vers le bas, constitue cule surface séparatrice disposée dans la partie su périeure de la chambre, de manière à guider la vapeur vers la sortie de vapeur 218.
La fig. 18 représente une rangée de sépa rateurs 220, tels que .celui représenté aux fig. 16 et 17 et montés à l'intérieur d'un ré servoir de liquide et de vapeur 221 d'une chaudière tubulaire. Ces séparateurs sont montés sur une cloison 222 qui délimite une chambre d'entrée 223 du réservoir, de façon que leurs entrées 205 soient largement ou vertes au mélange liquide-vapeur déversé par des tubes évaporateurs 226 qui débouchent dans cette chambre.
La dernière disposition décrite permet de traiter @de gros débits de mélange. Les sépa rateurs centrifuges ainsi construits ne néces sitent qu'une faible chute de pression et leur forme est telle qu'ils peuvent être adaptés à un réservoir de faible .diamètre.