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" Perfectionnements relatifs aux générateurs de vapeur".
La présente invention se rapporte aux procédés ainsi qu'aux,, moyens de produire la vapeur, et son objet réside dans une mé- thode par laquelle de la vapeur à haute pression, convenant pour actionner des machines' motrices, peut s'obtenir rapidement d'une petite quantité d'eau qui est continuellement refournie au générateur, en sorte que le poids d'eau que doit porter ce- lui-ci pendant que la chaudière produit la vapeur soit le plus réduit possible, et vienne donc ajouter le moins possible au poids du générateur lui-même.
L'invention poursuit également le but de produire un générateur de vapeur agencé en vue de mettre à réalisation le susdit procédé tout en étant de construction simple, ramassée sur elle-même et relativement peu pesante,en sorte de convenir pour produire-, avec efficacité , sécurité et rapidité, de la vapeur à haute pression dérivée d.'une quantité d'eau relativement faible .
Cette invention est particulièrement destinée à produire
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de la vapeur devant actionner les machines motrices, qui elles -mêmes actionnent les moteurs d'aéroplanes. four cette applica- tion les avantages d'une machine à vapeur sur un moteur à ex- plosion, particulièrement en ce qui concerne la possibilité d@ un fonctionnement continu pendant un grand nombre d'heures,la longue durée de service de la machine prise en son ensemble, l'absence de vibrations et de fatigue pour l'arbre de couche ainsi que d'autres organes affectés par des trépidations, sans compter d'autres avantages encore, ont été reconnus depuis longtemps déjà;
mais, jusqu'à présent on n'avait pas entrevu la possibilité de réaliser une machine motrice et un généra- teur qui, durant leur marche, c'est à dire avec de l'eau dans le générateur, auraient eu un poids suffisamment réduit pour permettre cette application. La difficulté a bien été surmon- tée quant à ce qui concerne la machine motrice, vu la possi- bilité de construire des moteurs du genre turbines et d'un poids assez faible par cheval-vapeur obtenu, pour se prêter à la propulsion des aéroplanes; le condenseur n'offre, lui non plus, aucune difficulté, puisqu'il est possible, en la choisissant du type à nid d'abeilles, de le rendre suffisam- ment léger pour cette destination.
La difficulté sérieuse avait plutôt trait aux générateurs: car ceux que l'on était parvenu à construire d'un. type suffisamment léger à l'état vide étaient constatés devenir trop pesants lorsqu'ils étaient ali- mentés de la quantité d'eau nécessaire pour le fonctionnement de l'avion, application pour laquelle leur poids dépassait mê- me énormément celui admissible .
Or il est possible, en réalisant la présente invention, de produire de la vapeur à raison d'une quantité et d'une pres- sion suffisantes pour actionner d'une façon efficace le moteur d'un aéroplane sans dépasser pour l'ensemble du générateur et de l'eau y renfermée, pendant la production de vapeur, le poids restant dans les limites compatibles avec le fonctionne- ment d'un avion ; et, en outre , on a acquis la possibilité de
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surchauffer la vapeur produite, de façon à la transmettre au moteur à n'importe quel degré de température et de pression voulus.
Ayant donc en vue les objectifs sur-exposés ainsi que d' autres à mentionner ci-après , la présente invention réside en une méthode ainsi qu'en des moyens de produire de la vapeur, suivant ce qui va être particulièrement décrit et revendiqué ci-dessous.
Dans les dessins annexés :
La figure. 1 donne une vue verticale, en coupe longitudina- le,d'un générateur de vapeur agencé en vue de l'exécution de la présente méthode , et symbolisant les moyens en question pour produire de la vapeur, le dispositif d'injection par force centrifuge n'y étant pas représente.
La figure 2 est une projection horizontale du générateur représenté dans la figure 1.
La figure 3 donne la vue d'extrémité correspondante .
La figure 4 est une coupe transverse verticale suivant l'axe , de l'extrémité supérieure de l'un des tubes générateurs ainsi que du tube distributeur ; dans cette vue , la bande rigole de l'injecteur a été indiquée en position active. la figure 5 est une vue latérale d'une, partie de la bande qui forme dôme de serrage servant à maintenir en position la bande-rigole d'injection, tandis que la figure 6 en montre une coupe transversale pratiquée suivant le plan 6-6 de la figure 5.
La figure 7 donne une vue d'élévation latérale d'une par- tie de la bande-rigole par laquelle a lieu l'injection , tandis que la figure 8 en est une coupe transversale suivant le plan désigné par la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une vue du bas ( en plan) d'une partie de la rigole ou bande par laquelle se fait l'injection et représen- tée aux figures 7 et 8.
La figure 10 montre du haut la projection horizontale d'une partie de cette bande par laquelle a lieu l'injection.
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Enfin, la figure 11 fait voir , en élévation latérale , une partie du tube de revêtement que l'on adapte au tube distri- buteur, tandis que la figure 12 en donne une coupe transversale pratiquée suivant la ligne 12-12 de la figure 11.
Il doit être bjen entendu que , pour tout ce qui concerne la présente méthode , les dessins annexés ne/comptent qu'à titre explicatif et ne restreignent aucunement 1' -invention à l'emploi de l'appareil représenté ou ±: n':i111porte quelle construc- tion ou forme du dispositif en question.
Tiens ces vues, 1 désigne un tube distributeur qui règne au haut du générateur et est fermé à l'un de ses bouts tandis que son autre extrémité le relie , par 1'entremise du collet 2, à un conduit 3 qui part d'un tuyau collecteur 4 auquel aboutit un tuyau 5 amenant l'eau d'une pompe alimentaire 6, qui , de préférance , sera une pompe centrifuge ; 7 est un tube collec- teur situé à proximité du bas du générateur;
il est fermé à un bout tandis que son autre bout le relie par un collet de jonction b , à une pompe collectrice 10 d'où part une conduite 11 aboutissant à un séparateur 12 qui opère la séparation de la vapeur et de l'eau déchargées par la tube collecteur 7. De ce séparateur part un conduit 13 qui monte vers le moteur (non représenté mais de préférence choisi du type turbine) tandis que , de l'extrémité inférieure du séparateur , part un conduit 14 équipé de la soupape appropriée et conduisant à le pompe 6 , en sorte de ramener 8. celle-ci l'eau séparée de la afin qu'elle recommence L alimenter le tube: distributeur 1.
De ce tube distributeur 1 au tube collecteur 7 s'étend tout un réseau de tubes générateurs 15 convenablement fixés à leurs extrémités aux dits tubes 1 et 7 , cette fixation s'opé- rant par soudure ou bien autrement . Dans la construction présen- tement réalisée .chacun de ces tubes est censé avoir 15 pieds de longueur , un demi pouce de diamètre extérieur , et être en acier , étiré sans joint de soudure , 1'épaisseur (Le ses parois étant de 2b millièmes .de pouce; mais il va sans dire que soit la longueur , soit le diamètre ou toute autre dimension
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pourraient différer de ces chiffres'.
Ces tubes sont disposés à même écartement entre eux tout le long des tubes 1 et 7 , cet écartement étant, de préférence , choisi égal à un quart de pouce environ. Dans la construction ici représentée , on a ,six de ces tubes distributeurs 1 et de ces tubes collecteurs 7 , chacun des tubes distributeurs étant relié au tube de groupement 4 tandis que chacun des tubes collecteurs se rattache au tube de groupement 10 . Aux fins de réduire l'encombrement, on a placé en position alternante chacun de ces tubes, plus haut ou plus bas que ses voisins ; cette disposition est adoptée tant pour les tubes distributeurs que pour les tubes collecteurs. les tubes 15 reliés au tube distributeur 1 sont disposés en regard des intervalles ou créneaux existant entre les tubes 15 de la rangée suivante qui sont rattachés au tuyau de distribution suivant.
Les tubes 15 sont renfermés , avec leurs tubes do distri- bution et leurs tubes collecteurs, dans une enveloppe appropriée 16 , qui , de préférence est ouverte en haut , et est faite d' une composition à base de Eieselguhr ou terre d'infusoires rete- nue par un treillage en fil de fer.
Cette enveloppe descend plus bas que les tubes collecteurs 7 pour former une chambre de combustion 17 dans laquelle viennent déboucher une série de brûleurs 16 pulvérisateurs d'essence ,les flammes se dirigeant vers le haut, à travers les Intervalles existant entre les tu- bes 15 , de façon à porter ceux-ci à une température très élevée. le générateur construit comme on vient de l'exposer, bien qu'ayant le mérite d'une grande efficacité, serait néanmoins trop pesant si ces tubes 15 étaient remplis d'eau comme on pourrait le présumer; et alors , en cours de fonctionnement, le générateur aurait trop de poids pour convenir à un moteur d'aéroplane.
Dès lors, pour éviter la nécessité d'avoir des tu- bes remplis d'eau , et en évitant le poids exagéra:..-, pour obtenir encore dlautres avantages détaillés plus loin , l'inventeur à prévu la disposition voulue pour 'effectuer dans chacun des tubes
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15 une distribution d'eau Ide façon.
, e'oxmer qu'une eO'ûéhe ou pellicule mince de cette eau sur les parois tubulaires inter- nes .pellicule qui régnera sans solution de continuité depuis le tube distributeur 1 jusqu'au tube collecteur 7,où/bien prendra fin fort près de ce tube collecteur , si l'on désire une surchauffe de la vapeur , de la façon exposée ci'-après , auquel cas on ménage à l'extrémité du bas un passage central restant ouvert,passage à travers lequel pourra s'échapper la vapeur dérivée de la pellicule d'eau - mesure de sa produc- tion ,pour passer alors librement dans le tube collecteur.
En raison de ce que l'eau y existe aussi à l'état de mince couehe ou pellicule , la vapeur se forme rapidement , et l'on a la possibilité d'obtenir la vaporisation d'une quantité d'eau beaucoup plus forte , par unité de surface et par unité de temps, que ce ne serait possible si les tubes étaient remplis d'eau ; et , en outre , on a la possibilité de faire descendre la vapeur sans devoir employer une quantité d'eau excessive.
Afin d'arriver ce que l'eau s'introduise dans les tubes 15 de façon , s'y poser sur les parois en couche mince, on peut recourir à n'importe quel système approprié de distributeur par injection ayant pour effet de lancer cette eau par gouttelettes contre les dites parois;
toutefois , le dispositif utilisé de préférence par l'inventeur consiste en un bec avec une chambre 20 à diamètre relativement fort placée axialement au dessus des tubes 15 , mais dont l'orifice de décharge 21 est à diamè- tre relativement faible, et est dirigé suivant l'axe du tube, l'eau étant admise dans la chambre 20 au travers depassages 22 disposés tangentiellement au pourtour de cette chambre 20, de façon à ce que cette eau pénétrant dans la chambre y tour- billonne, ou du moins 11 tourne et se décharge par l'orifice 21 sous forme d'un filet animé 'd'un mouvement de rotation et lançant cette eau , par l'effet de la force centrifuge , contre les parois de tubes.
De préférence, la chambre 20 est faite en taillant dans la masse un bloc de métal et l'on y ad-
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joint des passages 23 menant; aux bouts extérieurs des passages tangentiels 22.
Chacun des tubes distributeurs 1 est relié à un grand nombre de ces tubes 15. Dans la construction ici représentée, chacun des tubes distributeurs porte dote-sept de ces tubes 15. Afin que chacun de ceux-ci ait son bec injecteur.l'invention prévoit un arrangement du nombre nécessaire de chambres 20 écart, tées entre elles d'un intervalle correspondant à l'écartement des tubes ; dans la surface du bas, ou surface convexe d'un bandeau semi-circulaire 24 ou rigole , avec formation des passages tangentiels 22 sous forme de rainures ces derniers vont des passages 23 qui régnent de part en part du bandeau pour finir à la surface du haut , ou face aplatie.
Ce bandeau semi-circulaire s'ajuste exactement à, l'intérieur d'un tube 25 qui correspond lui-même dans le tube distributeur 1 et est per- foré des orifices de décharge 21 répartis sur des-intervalles tels que,une fois les pièces mises en place,chaque trou est en regard de l'axe d'un tube 15. Le bandeau semi-circulaire 24 est maintenu en position dans le tube 25 au moyen d'une rigole de serrage 26 à section en demi-cercle , ou bien par n'importe quel autre moyen approprié. De préférence , le diamètre de la chambre 20 est d'environ un quart de pouce ; toutefois, il pou- rait être plus fort . Quant a l'orifice de décharge 21 , il aura de préférence, un diamètre d'environ 4 centièmes de pouce.
Au fonctionnement de l'installation , l'eau est refoulée, par la pompe alimentaire 6 , à travers les conduits représentés, dans l'espace situé au dessus dès bandes 24 à l'intérieur des tubes internes 25 , pour arriver dans les tubes de distribution 1, puis, traversant les passages 23 et les passages tangentiels 22 , elle se rend dans les chambres 20 et entre dans les oxtré- mités supérieures des tubes, en traversant des orifices de dé- charge 21 sous forme d'un jet éparpillé par le- force centrifuge et lancé extérieurement contre les parois de tubes,pour former sur es parois une mince couche ou pellicule.
Aussi longtemps que la pression exercée sur l'eau dépasse la pression de la va-
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peur dans les tubes, cette eau est lancée dans les extrémités de ceux-ci, et forme la pellicule mentionnée, la quelle s'étend d'une façon continue soit d'un bout à l'autre de la longueur de tube , soit sur une certaine partie de cette longueur si on le préfère, ce qui dépendra de l'excédent de pression exercée sur l'eau par rapport à la pression de la vapeur produite.
Pour les destinations accoutumées , il convient que la pression exercée sur l'eau soit telle'que la pellicule s'étende jusqu'aux bouts inférieurs des tubes du générateur, et que l'eau et la va- peur soient déchargées ensemble dans les tubes collecteurs.
Dans un générateur par lequel il s'agit de produire de la vapeur à une pression de 800 livres il convient que la pression exercée par l'eau dépasse ce chiffre de 200 livres,c'est-à-dire qu'elle atteigne 1000 livres. Si, d'autre part , on désire une surchauf- fe de la vapeur, la pression exercée sur l'eau sera diminuée en sorte que la pellicule ne s'étende plus jusqu'aux bouts inférieurs des tubes de générateur, et que la vapeur produite de cette pellicule d'eau vienne en contact avec les parois des tubes de générateur plus bas que la dite pellicule et se rende dans les tu- bes collecteurs à l'état surchauffé par suite du dit contact.
Des tubes collecteurs, l'eau et la vapeur passent au séparateur duquel la vapeur sort pour aller par le tuyau 13 , actionner le moteur et se rendre au condenseur, l'eau de conden- sation étant retramsférée à la pompe alimentaire par le. conduit 27 auquel ,s'il en est besoin , arrive également de l'eau du complément d'alimentation,l'eau séparée de la vapeur dans le séparateur 12 passe par le tuyau 14 à la pompe alimentaire , o# elle entre # peu prèsà la, température qu'elle avait en sortant du générateur,puis elle est retransmise aux tubes distributeurs sensiblement à cette température, ce qui lui procure une forte chauffe pour son entrée dans le générateur.
Si la vapeur doit être surchauffée, comme on l'a mentionné plus haut, il n'y aura naturellement pas d'eau à séparer de la vapeur et alors la pompe alimentaire recevra son eau directement du condenseur.
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Grâce à la forte pression que la vapeur a dans les tubes du générateur ces tubes sont si rigidifiés defaçon à ne pas se bosseler ou plier en suite à une tendance qu'ils pourraient avoir à cause d'une inégalité de chauffage.
Le fait que la vapeur s'échappe librement , à mesure de sa production, en traversant les passages ménagés au milieu du tube, vient faciliter la rapide vaporisation de l'eau , permet- tant ainsi, et rendant même nécessaire, une alimentation rapide, afin de maintenir la pellicule absolument ou du moins sensible- ment d'un bout 8. l'autre de la longueur des tubes du générateur.
L'eau est ainsi sollicitée de circuler rapidement, et elle le fait, en contact avec les surfaces chauffées des tubes :*air- constance qui facilite une production effective de vapeur. du
La longueur des tubes/générateur correspond à l'écarte- ment vertical entre les deux plans de l'avion biplan sur lequel
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on l'a monté, le haut de l'enveloppe 16 qui est ouvert j)àssa.nt à travers le plan du haut , afin que les produits de la combus- tion puissent se décharger au dessus de ce plan supérieur.
Vu la longueur relativement considérable des tubes du généra- teur , on peut tirer parti d'un très gros pourcentage du .calorique émis par les brûleurs.
@ien que , comme on l'a mentionné plus haut , la présente invention soit particulièrement adaptée pour des moteurs d'aéro- @ planes elle convient aussi pour des générateurs de vapeur à toutes autres destinations, et peut directement s'appliquer à n' importe quel type de chaudière aquatubulaire ayant ses tubes disposés non pas horizontalement, mais inclinés de façon à avoir un de leurs bouts plus haut que l'autre , en sorte que la pelli- cule formée à l'intérieur de ces tubes puisse librement descen- dre , ce en quoi elle sera d'ailleurs aidéepar l'action de la gravité.
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