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Générateur de vapeur rotatif
Dans le brevet belge N 324698 du 20, mars 1925, est décrit un générateur de vapeur rotatif qui se compose d'un ou de plusieurs tubes de chaudières (rotors) montés dans le foyer, et tournant à une vitesse relativement faible,de sorte que l'eau ne suit pas le mouvement de rotation et que sa surfaces dans les rotors reste horizontale. Il est clair que tous les rotors dans un dispositif d'alimentation de ce genre doivent se trouver dans le même plan horizontal.
Plus la production de la vapeut est abondante, plus il doit y avoir,naturellement, de rotors et plus il faudra d'espace en surface horizontale,Au cas où l'on pourrait disposer aussi les rotors verticalement les uns au dessus des autres, la surface de base serait sensi- blement diminuée,ce qui serait évidemment très avantageux.. la présente invention a pour objet an dispositif de ce genre,qui est représenté schématiquement sur les dessins ci* annexés.les rotors peuvent être juxtaposée horizontalement ou superposés verticalement les uns sur les autres dans le foyer;
et dans ce cas, l'eau s'écoule par des tuyaux de trop-plein,des rangées supérieures aux rangées inférieures de rotors.Dans les
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formes d'exécution qui suivent, il a été prévu que l'entrée d'eau et la sortie de vapeur se font à la même extrémité des rotors. il va sans dire que l'invention s'applique également an cas- où l'eau entre par l'une des extrémités,la vapeur sortant par
1 ' antre.
Une première forme d'exécution de l'invention est représentée par les figs. 1 et 2 qui indiquent la fig. 1, une vue de face du générateur de vapeur, partiellement en coupe, et la fige 2,une coupe longitudinale. des rotors montés par rangées superposées. l'eau amenée par le tuyau d'alimentation 1 après passage on non dans un réchauffeur est distribuée aux rotors les plus élevés reliés entre eux par des tuyaux 2 qui dé- boachent par d'étroites fentes 3 dans les bottes à garnitare 4.
Du tuyau d'alimentation 1, l'eau arrive par les tuyaux 5 dans la botte 4, passe par les fentes 6 des tubulures creuses 7 pais dans les rotors. Ces rotors sont munis,à une de leurs extré -mités, de roues dentées qui engrènent ensemble et sont action- nées par un moteursaivant des dispositions connues et qui* pour cette raison, ne sont pas indiquées sur le dessin. Les rotors sont contenus dans an foyer 5 représenté ici sous forme de foyer au charbon.
Quand on se sert du charbon pulvérisé, de gaz ou de combustible liquide, ceux-ci peuvent être introduite par le haut du foyer entre les rotors situés à la partie sapé- rieure. l'eau d'alimentation introduite par le tuyau 1 corres- pond à la quantité totale vaporisée dans l'ensemble des rotors, plus une petite quantité qui soit par le tuyau la. Quand les rotors supérieurs sont à moitié pleins d'eau,le surplus passe par les fentes 3 et descend par les tuyaux 9 dans les rotors inférieure. Les fentes 3 sont pratiquées à peu près dans l'axe horizontal de la tabulure7, de sorte que tous les rotors con- tiennent touurs une quantité d'eau représentant à peu près la moitié de leur capacité, le surplus s'en allant par le tuyau 10.
Lavapeur produite dans les rotors passe par les
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tuyaux 11 pour aller à un surchauffeur ou vers an point d'utili- sation.
La fig, 3 se rapporte à une autre forme d'exécution où le tuyau d'alimentation d'eau 1 est divisé par des cloisons 12 en an nombre de chambres égal au nombre de rangées horizontales de rotors, et est muni de tuyaux de trop-plein 9 débouchant à peu près à la hauteur du plan horizontal passant par l'axe des rotors correspondants,de sorte que ceux-ci restent à moitié pleins d'eau. Comme dans le cas précédent,les tuyaux de trop- plein peuvent naturellement partir des boîtes à garniture et aboutir aux chambres du tuyau d'alimentation 1. L'essentiel est que les rotors produisant la vapeur soient toujours à peu près pleins d'eau jusqu'à moitié de leur capacité, ce qu'on obtient au moyen des tuyaux de trop-plein existant entre les rotors.
Les zones de vapeur existant dans le tuyau d'alimenta- tion 1 communiquent par les tuyaux 12 avec celles existant dans les boites à garniture ou les rotors de sorte que les- pressions en haut des plans d'eau dans les chambres et dans les rotors sont égalisées, ce qui est nécessaire pour une bonne alimentation des rotors.
Les figs 5 et 6 représentent,par deux coupes verticales différentes, une troisième forme d'exécution. Dans les tubulures 7 est vissé un tube central 30 par lequel est interduite dans le rotor 31 l'eau arrivant par le tube 1. De ce tube d'alimentation l,part un tube 32 par lequel l'eau de trop-plain arrive au rotor 33 situé sous le rotor 31, et qui,comme celci-ci,est muni d'un tube central par lequel l'eau d'alimentation entre dans la rotor 33. Du tube 32, un embranchement conduit l'eau à un rotor placé sous le rotor 33. Le trop-plein final de l'eau s'écoule par le tube 10 (fig. 1).
Chaque boîte à garniture est manie,au niveaa de sa génératrice la plus basse,d'un tuyau 36 qui conduit aux tuyaux 32.34 etc..., l'eau introduite en trop dans les rotors par pompage
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Dans ces conditions, les rotors contiennent toujours de l'eaa jusqu'à la génératrice passant par le point le plus bas de la tubulure 7, ou jusqu'à an niveau an peu supérieur. les tubes
30 peuvent être manis diane tuyère de Lavel 37;
une tuyère de même genre peut aussi être adaptée dans le tuyau de prise de vapeur 11, Par suite, les quantités de vapeur et d'eau qui s'é- chappent en cas de rupture d'un des rotors sont limités à des quantités correspondant tout au plus à la plus petite section de la tuyère.
Dans l'agencement décrit ci-dessus la pression de l'eau passant par le tuyau central 30 ne dépasse évidemment pas celle correspondant à la distance entre ce tuyau et l'orifice d'écoulement dit tuyau de trop-plein 32, il en résulte que la section de passage de ces tuyaux doit être relativement grande
On peut toutefois, réduire ces seotions en employant le disposi- tif indiqué par les figs 7 et 8, Si les orifices par lesquels l'eau passe dans les tuyaux de trop-plein 32 sont assez grands pour que l'eau ne les emplisse pas complètement,il est clair que la pression régnant en avant du tuyau 30 correspondra à la hauteur des colonnes AB indiquées sur le dessin.
Le réglage de la quantité d'eau à amener aux rotors a lien de la manière suivante (fig. 1) :
L'eau de trop-plein passant par le tuyau 10 entre dans an réservoir 14 dont la partie supérieure est reliée par un tuyau 15 avec l'espace de vapeur d'on des rotors. la partie inférieure du réservoir 14 communique avec la conduite d'aspira tion d'une pompe 16 dont la conduite de compression 17 comma- nique avec le tuyau d'alimentation 1. l'eau en excès est ramenée par la pompe aux rotors supérieurs.
Un tube en verre la adapté, au réservoir 14 indique le niveau de l'eau dans celui-ci, La quantité d'eau qui passe par le tuyau 10 dépend évidemment de la seotion de passage et de la distance entre cette section et la hauteur du plan d'eau dans le rése-rvoir 14 ; elle atteint son
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maximum quand le tuyau est plein d'eau et que le réservoir 14 est vide, auquel cas,la pompe 16 reprend toute l'eau qui passe par le tuyau 10. La section de- l'orifice d'entrée dans le tuyau
10 doit être assez grande pour laisser passer an peu plus que l'excès de la quantité d'eau fournir par la pompe d'alimentation sur la quantité maxima vaporisée dans les rotors. Le tuyau lo porte un robinet 20 pour régler la quantité d'eau suivant les besoins.
Quand le générateur de vapeur est à son débit maximum. tous les rotors sont pleins d'eau,et l'eau de trop-plein est *amende par la pompe 16 à la conduite d'alimentation 1, Au moyen du robinet 19, on peut régler le niveau de l'eau dans le réser- voir 14 de manière qu'il se trouve près du fend de réservoir. c'est-à-dire en bas du tube de niveau 18,, Si la production de vapeur diminue,la quantité d'eau en excès augmente naturellement puisque la pompe d'alimentation fournit toujours la maximum. par suite,le niveau dans le réservoir et,par suite, dans le tube en verre s'élève.
En diminuant l'alimentation dans le mesure où le niveau s'élevait dans le réservoir 14, on peut maintenir un niveau à peu près constant dans les rotors. Ce réglage peut être fait par un moyen connu, par exemple à l'aide de l'appareil décrit dans le brevet français N 479.904 du 1er octobre 1915, assurant an réglage automatique d'après la position du niveat de l'eau dans le réservoir 14.
Bans le cas où le générateur est destiné à la production de vapeur à haute pression,l'emploi d'une pompée 16 peut pré- senter des difficultés par suite, par exemple,de la présence de garnitures. On peut employer la forme suivante du réglage de l'alimentation.
Le tuyau 10 est muni d'un étranglement et débouche dans un récipient percé d'une ouverture fermée ou découverte par le . pointeau d'un flotteur ou d'un dispositif analogue., le récipient est à la pression de la vapeur du générateur,grâce à un tuyau.
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L'excès d'eau d'alimentation du générateur s'accumule dans le récipient et est évacué à l'extérieur, par exemple,dans la bâche d'alimentation.
On peat choisir l'étranglement de telle façon que l'eau en excès des rotors prenne dans le tube 10 an certain niveau. celui-ci aura une hauteur fixe si la quantité d'eau en excès des rotors correspond à celle que peut débiter l'étran- glement.
Si la production de vapeur diminue,l'alimentation restant constante, le niveau s'élèvera dans le tube lo. Il s'abaissera dans le cas contraire.
Coma dans le réglage précédemment décrit, l'alimenta- tion pourra être diminuée ou augmentée par le régulateur aotoma -tique décrit dans le brevet français N 479.904 da 1er octobre 1 915.
Une autre forme da réglage de l'alimentation est à munir la conduite de refoulement de la pompe d'alimentation d'en éjecteur* auquel l'eau du réservoir 14 est conduite et conjoin -tement à l'eau d'alimentation est pompée dans le générateur.
La quantité de chaleur qui passe dans un rotor par "convection" dépend de la vitesse de rotation du rotor et augmente rapidement au débit avec cette 'Vitesse. Donc en augmen- tant ou en diminuant la vitesse de rotation,on produit,dans les chaudières à vapeur tournantes, des variations de charge momen- tanées. Si par exemple,il est prélevé plus de vapeur, la pression tend à diminuer tandis que si le prélèvement diminue,lapression augmente. Ces oscillations de la pression de la. vapeur peuvent être utilisées pour obtenir,dans une mesare correspondant aux variations de charge, un réglage automatique de la vitesse de rotation des rotors,de manière à augmenter la vitesse quand la la pression diminue,et réoiproqaement.
La fig. 4 représente un dispositif de réglage de ce genre pour le cas de commanda des rotors par un moteur à vapeur. Dans une botte à ressort 82,monta
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et descend un piston, Le tuyau 23 communique avec la conduite de vapeur partant de la. chaudière. En haut,le piston 21 frappe contre une plaque 24 qui est chargée par an ressort 25 faisant équilibre à la pression normale de la vapeur sur le piston.
La plaque 24 porte une tige 26 qui s'appelé contre l'une des extra- mités d'un bras de levier 28 oscillant autour d'un pivoit 27 et reliéà son autre extrémité,avec an corps de soupape 29 qui règle l'arrivée de vapeur aa moteur qui actionne les rotors, QQuand la pression dans la chaudière dépasse la pression normale, ou ce qui revient au même, quand il y a diminution de la consommation de vapeur,le piston 21 se soulève,le corps de son- pape 29 s'abaisse et l'arrivée de vapear au moteur du mécanisme diminue; la vitesse de ce moteur diminuant,cella des rotors diminue aussi et détermine an ralentissement de la vapoirsation Quand la vaporisation augmente.le réglage est fait en sens in- verse.
Ce même dispositif peut âtre utilisé dans le cas de la commande des rotors par moteur électrique continu,en rendant le rhéostat de champ de ce moteur solidaire du levier 28,
R é s u m é
Un générateur composé d'une ou de plusieurs chaudières tabulaires qui produisent de la vapeur et qui contenues dans an foyer et disposées non seulement en une couche horizontale,mais à des hauteurs quelconques, ces chaudières tubulaires tournant assez lentement pour que l'eau ne soit pas entraînée dans le mouvement de rotation,le dit générateur étant caractérisé par :
1) le maintien du niveau de l'eau dans chacun des tubes de la chaudière à un niveau sensiblement horizontal à peu près invariable.
2) des tuyaux de chaudière producteurs de vapeur tournants munis de tubes de trop-plein convenablement agencés
3) l'eau amenée aux chaudières tubulaires par un tuyau
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central débouchant au milieu de ehaoane des Chaudières,
4) des tuyères de Laval dans les tuyaux de prise de vapeur partant des chaudières tabulaires, et dans les tuyaux attenant l'eau d'alimentation aux chaudières.
5) les embouchures des tubes de trop-pllin situées à une hauteur convenable
6) le tube de trop-plein en commnciation avec an réservoir d'où l'excès dreaa qui y a été introduite est renvoyé par cne pompe, an éjecteur on an dispositif quelconque à la conduite d'alimentation da générateur. la
7) Dans la conduite de compression de pompe,un robinet sa moyen duquel le noveau de l'eau dans le réservoir peut être maintenu à ane hanteur convenable.
8)¯ Le moteur qui actionne les chaudières torurnantes,mmuni d'an organe de réglage de sa vitesse agissant en sens inverse et actionné par la pression de la vapeur dans le générateur.