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"Dispositif applicable aux générateurs de va.peur ! haute pression et à chauffage indiret"
L'invention est relative à un dispositif appli- oable aux générateurs de vapeur à haute pression et à chauf- fage indirect et peut être utilisée aussi bien dans les in- stallations fixes que dans les installations mobiles, comme par exemple les locomotives.
On connaît le moyen qui consiste à disposer, dans les générateurs de vapeur à haute pression à chauffage in- direct, les organes fournissant la chaleur (serpentins)d'un
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système de circulation, ou de plusieurs systèmes de circu- lation indépendants, dans un récipient chauffé indirectement de manière que leur direction principale soit parallèle à la direction longitudinale du récipient et que leurs rac- cords, avec les parties des éléments de chauffage qui ab- sorbent la chaleur, sortent du récipient ou réservoirs à travers l'une des deux parois frontales, ou ces deux parois.
Cette disposition peut présenter des inconvénients pour le fonctionnement et le service dans certaines cas et lorsque les chaudières à haute pression présentent certaines dimen- sions ; c'est ainsi, par exemple, qu'il se peut qu'avec la longueur souvent grande des réservoirs chauffés indirectment (qui peuvent avoir 10 mètres de longueur, et même plus), la pente, à l'intérieur d'un serpentin de chauffe, s'étendant sur toute la longueur du réservoir, peut ne pas être suffi- samment grande pour assurer une bonne évacuation du conden- sat En outre, lorsque les raccords des serpentins de chauffe émettant de la chaleur traversent une des parois frontales du réservoir, les dimensions, déjà grandes par elles-mêmes, dans le sens longitudinal des récipients, se trouvent également augmentées en diamètre,
ce qui donne lieu fréquemment à des difficultés d'emplacement, renchérit le prix de l'installa- tion et rend difficile le démontage des grands éléments. On a, en outre, déjà proposé, dans la disposition de plusieurs systèmes indépendants de circulation à véhicules de chaleur, de disposer les raccords,entre les parties distributrices de chaleur situées dans la chambre à eau du récipient chauf- fé indirectement, et les parties absorbant la chaleur, trans- versalement à l'axe longitudinal à travers la paroi longitu- dinale du récipient.
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Selon la présente invention, il s'agit au con- traire de disposer un plus grand nombre de groupes de serpen tins de chauffage indépendants dans la chambre à eau du réci- pient et de conduire leurs raccords vers l'extérieur. Les inconvénients inhérents aux constructions connues se trouvent par conséquent supprimés, conformément à la. présente inventi- on, par ce fait que les parties émettrices de chaleur de tout système de circulation sont reliées aux parties absorbant la chaleur, et cela d'une manière amovible, à travers les parties latérales de la paroi longitudinale du récipient et forment cha- cun un système tubulaire se composant d'un certain nombre de faisceaux de tubes dont la direction principale est transver- sale à l'axe longitudinal du récipient.
Cette disposition permet de monter et de démonter facilement les divers systèmes tubulaires; en outre, on peut obtenir un maximum de surface de chauffe indirecte dans un récipient chauffé indirectement. En outre, la pente naturelle est accrue à l'intérieur de chaque système de circulation, ce qui fait que la circulation du vé- hicule de chaleur se trouve assurée dans une large mesure. En outre, les divers éléments de chauffe présentent des dimensi- ons relativement faibles et un poids léger. De même les sédi- ments qui se déposent extérieurement sur les serpentins peuvent être facilement évacués par les ouvertures pratiquées latérale- ment dans la paroi du récipient.
Dans les dispositifs destinés à des installations mobiles, en particulier des locomotives, les serpentins de chauffe sont raccordés aux parties absorbant la chaleur des systèmes de circulation de préférence alternative- ment de l'un à l'autre des côtés du récipient. En outre, le dispositif est de préférence établi de telle façon que les
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parties émettrices de chaleur sont disposées à une hauteur suffisante du fond du récipient chauffé indirectement et à. une distance telle de ses parois frontales qu'il existe, en- tre les parties émettrices de chaleur et le récipient, un écartement suffisant pour assurer une bonne circulation d'eau.
Un mode de réalisation de l'invention est montré titre d'exemple sur le dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est une coupe transversale et la fig. 2 une coupe longitudinale.
1 désigne un récipient dans lequel se trouve de l'eau. au moyen de laquelle la vapeur à haute pression doit être produite par chauffage indirect. Pour cela, il est fait usage de groupes de serpentins de chauffage dont quatre sont montrés sur la fige 2 et sont désignés par 2, 3, 4 et 5.
Ces groupes de serpentins de chauffage se prouvent totale- ment, ou en grande partie, dans la chambre à eau du récipient 1 et se composent chacun de cinq couches juxtaposées et qui renferment à leur tour quatre coudes, et par conséquent huit longueurs de tubes. Les tubes des groupes de serpentins de chauffage se trouvent tous disposés transeversalement à la direction longitudinale du récipient 1. Les cinq couches de chaque élément de chauffage sont raccordées parallèlement les unes aux autres à une chambre d'arrivée ou de distribution 6, 7, 8 ou 9 ainsi qu'aune chambre collectrice ou d'évacua- tion 10, 11 12 et 13. Chaque chambre distributrice ou collec- trices comporte un raccord 14, 15, 16, 17 ou 18, 19,20, 21.
Ces raccords se répartissent sur la paroi longitudinale du récipient 1, traversent celle-ci et sont reliés en dehors du récipient avec les extrémités 22, 23 ou 24,25 des parties absorbant la chaleur des systèmes de circulation. 26, 27
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résignent des supports qui sont tenus ensemble par des bou- lons 28, 29 et offrent un support ferme à chaque groupe de serpentins. Les serpentins peuvent être introduits dans le récipient et en être retirés à travers une overture 30.
Dans le mode de réalisation donné & titre d'exem- ple, les raccords des serpentins de chauffage aboutissent des deux côtés à travers la paroi longitudinale du récipi- ent 1 et cela de telle façon que l'un des serpentins de chauf- fage avec ses raccords aboutit d'un coté, alors que le ser- pentin de chauffage qui vient immédiatement après aboutit avec ses raccords, de l'autre côté* Cette construction est sur- tout avantageuse lorsqu'il n'est fait usage que d'un seul ré- cipient pour la production indirectede vapeur et dans le cas où les raccords et liaisons des serpentins de chauffage peu- vent être disposés avec les parties absorbant la chaleur des systèmes de circulation des deux côtés de ce récipient, ce qui est particulièrement le cas dans les locomotives.
Au contraire,pour les installations fixes, quand il s'agit de grands générateurs de vapeur, on emploiera deux récipients d'où les raccords des serpentins de chauffage n'aboutissent que d'un seul côté à travers la paroi longitudinale.
On voit, d'après le dessin, qu'il y a, au-dessus et au-dessous des serpentins de chauffage, un espace libre suffisant pour circuler autour du récipient. En outre, une bonne circulation de l'eau contenue dans le récipient est assurée car il est prévu, de plus, sur les parois frontales du récipient, grâce à un écartement suffisant des serpentins de chauffage, une chambre à eau qui n'est pas occupé par des serpentins. L'eau bout au-dessus des éléments, tombe de haut an bas dans les parties libres de serpentins er mon-
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te de nouveau par l'espace libre situé au-dessus des élé- ments, comme cela est indiqué par les flèches I et II Fig.2.
Il serait possible de monter le serpentin de chauffage émet- teur de chaleur disposé dans le récipient, de façon qu'il se trouve aussi près que possible du fond du récipient de façon à obtenir dans ce dernier un niveau aussi bas que pos- sible et par suite un grand espace de vapeur. Pour la cons- truction adoptée, on s'est en effet basé sur cette constata- tion qu'il importait (L'avoir une bonne circulation d'eau pour obtenir un abandon indirect de la chaleur à. l'eau du serpen- tin et il était important d'obtenir cette circulation d'eau grâce à un écartement suffisant entre les serpentins de ehauf fage et le fond, ainsi qu'entre ces serpentins et les parois frontales du récipient.
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"Device applicable to high pressure steam generators and indiret heating"
The invention relates to a device applicable to high pressure steam generators with indirect heating and can be used both in fixed installations and in mobile installations, such as for example locomotives.
We know the means which consists in placing, in high pressure steam generators with indirect heating, the elements providing the heat (coils) of a
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circulation system, or of several independent circulation systems, in an indirectly heated vessel so that their principal direction is parallel to the longitudinal direction of the vessel and that their connections, with the parts of the heating elements which ab- sorb the heat, exit the container or tanks through one of the two front walls, or these two walls.
This arrangement can present drawbacks for operation and service in certain cases and when the high pressure boilers have certain dimensions; it is thus, for example, that it is possible that with the often great length of the indirectly heated tanks (which can be 10 meters in length, and even more), the slope, inside a coil of heater, extending the entire length of the tank, may not be large enough to ensure proper condensate drainage. In addition, when the connections of the heat emitting heating coils pass through one of the front walls of the tank , the dimensions, already large in themselves, in the longitudinal direction of the containers, are also increased in diameter,
this frequently gives rise to location difficulties, increases the cost of the installation and makes it difficult to dismantle large components. In addition, in the arrangement of several independent heat vehicle circulation systems, it has already been proposed to arrange the connections between the heat distributing parts located in the water chamber of the indirectly heated receptacle, and the parts. absorbing heat transversely to the longitudinal axis through the longitudinal wall of the container.
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According to the present invention, on the contrary, it is a question of placing a greater number of groups of independent heating coils in the water chamber of the receptacle and of leading their connections to the outside. The drawbacks inherent in known constructions are therefore eliminated, in accordance with the. present invention, by the fact that the heat-emitting parts of any circulation system are connected to the heat-absorbing parts, and this in a removable manner, through the side parts of the longitudinal wall of the container and form each a tubular system consisting of a number of bundles of tubes the principal direction of which is transverse to the longitudinal axis of the container.
This arrangement makes it possible to easily assemble and disassemble the various tubular systems; in addition, a maximum indirect heating surface can be obtained in an indirectly heated vessel. In addition, the natural slope is increased within each circulation system, so that the circulation of the heat vehicle is ensured to a large extent. In addition, the various heating elements have relatively small dimensions and light weight. Likewise, the sediments which are deposited on the exterior of the coils can be easily discharged through the openings made laterally in the wall of the container.
In devices intended for mobile installations, in particular locomotives, the heating coils are connected to the heat absorbing parts of the circulation systems preferably alternately from one side of the vessel to the other. Further, the device is preferably set up such that the
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heat-emitting parts are arranged at a sufficient height from the bottom of the indirectly heated container and at. a distance such from its front walls that there exists, between the heat-emitting parts and the container, a sufficient distance to ensure good water circulation.
An embodiment of the invention is shown by way of example in the accompanying drawing in which:
Fig. 1 is a cross section and FIG. 2 a longitudinal section.
1 designates a container in which there is water. by means of which high pressure steam is to be produced by indirect heating. For this, use is made of groups of heating coils, four of which are shown in figure 2 and are designated by 2, 3, 4 and 5.
These groups of heating coils are fully or largely in the water chamber of vessel 1 and each consist of five layers side by side and which in turn contain four elbows, and therefore eight lengths of tubing. The tubes of the groups of heating coils are all arranged transversely to the longitudinal direction of the vessel 1. The five layers of each heating element are connected parallel to each other to an inlet or distribution chamber 6, 7, 8 or 9 as well as a collecting or evacuating chamber 10, 11 12 and 13. Each distributing or collecting chamber has a connector 14, 15, 16, 17 or 18, 19, 20, 21.
These connectors are distributed over the longitudinal wall of the container 1, pass through it and are connected outside the container with the ends 22, 23 or 24,25 of the heat-absorbing parts of the circulation systems. 26, 27
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Resign supports which are held together by bolts 28, 29 and provide firm support to each group of coils. The coils can be introduced into and withdrawn from the container through an opening 30.
In the exemplary embodiment, the connections of the heating coils terminate on both sides through the longitudinal wall of the container 1 in such a way that one of the heating coils with its connections terminate on one side, while the heating coil which comes immediately after terminates with its fittings, on the other side * This construction is especially advantageous when only one only receptacle for the indirect production of steam and in the case where the fittings and connections of the heating coils can be arranged with the heat absorbing parts of the circulation systems on both sides of this receptacle, which is particularly the case in locomotives.
On the contrary, for fixed installations, in the case of large steam generators, two receptacles will be used from which the connections of the heating coils only end on one side through the longitudinal wall.
It can be seen from the drawing that there is, above and below the heating coils, sufficient free space to circulate around the container. In addition, good circulation of the water contained in the container is ensured because it is provided, moreover, on the front walls of the container, thanks to a sufficient spacing of the heating coils, a water chamber which is not occupied by streamers. The water boils over the elements, falls from top to bottom in the free parts of coils and
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te again by the free space above the elements, as indicated by arrows I and II Fig.2.
It would be possible to mount the heat-emitting heating coil arranged in the container so that it is located as close as possible to the bottom of the container so as to obtain in the latter a level as low as possible and consequently a large space of vapor. For the construction adopted, we were in fact based on this observation that it was important (To have a good circulation of water to obtain an indirect release of heat to the water of the coil and it was important to obtain this water circulation by means of a sufficient distance between the heating coils and the bottom, as well as between these coils and the front walls of the container.