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Générateur de vapeur rotatif
Le brevet belge ? 343647 contient la description d'un gémnérateer de vapeur rotatif composé de tubes de vapeur fixés par leurs extrémités à deux récipients annulaires.L'eau d'alimentation introduite dans ses récipients est amenée aux tubes quand ils se meuvent vers le bas,entraînés par la rotation du générateur entier contenant de l'eau jusqu'à un certain niveau.
La.vapeur produite dans les tubes parvient aux récipients annulaires et éventuellement,après avoir passé à travers un surchauffeur,aboutit à son endroit d'utilisation.
Quand donc les tubes descendent au dessous de ce niveau d'eau,la vapeur qui s'en échappe doit vaincre la résistance
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de la colonne d'eau des récipients annulaires de même que, inversement,l'entrée de l'eau dans les tubes se trouve génée par la vapeur qui s'en échappe.ii en résulte que la colonne d'eau n'exerce pas une pression correspondant à sa hauteur
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en ce sens que la vapeur produite dans les gros tubes est évacuée par d'autres plus petits introduits à leur: extrémit0s en permettant l'entrée libre de l'eau autour de ces petits tuyaux en [semé temps que la vapeur s'en échappe sans cgêns.
De cette façon,la pression totale de la colonne d'eau sert à faire entrer l'eau dans les tuyaux de la chaudière.
Aux dessins annexés, sont représentés à titre d'exemple, différents modes de réalisation de la présente invention.
La fig, 1 est une coupe longitudinale à travers la partie terminale d'un générateur conformément à l'invention; la fig.2 représente une coupe longitudinale à travers un second mode de construction; la fig. 3 est une coupe transversale de cette dernière construction; la fig. 4 est une coupe longitudinale à travers une modification de la construction représentée à la fig. 2; la fig. 5 est un schéma de l'installation d'un sénéra- tsar de vapeur conformément à l'invention,pourvu d'un disposi- tif destiné à augmenter la puissance du réglage; la. fig. 6 est une modification de la construction du générateur particulier de la fig. 5 ;
la fig. 7 est une coupe à travers un détail de construc- tion. l'explication des appareils xeprésentés sur les dessins sera plus simple en décrivant leur fonctionnement car d'autres constructions et modifications,d'ailleurs non représentées sur les figures,font partie du cadre de cette invention.
Suivant la. fig. 1, l'eau d'alimentation,éventuellement chauffée,pénètre dans un tube central immobile 2,passe ensuite
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dans les boyaux rayonnants 9 et parvient au récipient annulai- re terminal. De là,elle est amenée à chacun des tuyaux de la chaudière ou rotor 6,alimentés l'un après l'autre quand, par suite de la rotation du générateur ou rotor,ils parviennent au dessous du niveau d'eau indiqué sur le dessin (sur le plus bas des tubes 9). La vapeur produite dans les tubes 6 s'échappe par les petits tubes 11 disposés dans l'axe des tuyaux du rotor en y pénétrant jusqu'à un certain point.ses tubes 11 traversent le récipient terminal 10 et aboutissent au touril- lon cieux 14 entourant le tuyau d'eau d'alimentation 2.
De là la vapeur est conduite au surchauffeur ou à son endroit d'utilisation. Au lieu d'évacuer la vapeur du même côté que celui où l'eau d'alimentation entre dans le tube 6, on pourrait naturellement disposer l'échappement de la vapeur à l'extrémité opposée; cette dernière serait pourvue d'un méme récipient annulaire terminal et d'un tourillon creux.
Suivant les constructions représentées aux fig.2 et 3, l'eau d'alimentation s'écoule à travers le canal 1 et le tuyau central 2,parvient à l'espace 3 et de là en passant à travers le tube 4 s'écoule dans le récipient 5..ce dernier ) relié au faisceau?de tubes du rotor est soutenu par le palier
7 et peut être entraîné par exemple,.au moyen d'une poulie 8.
Le récipient 5 est partiellement rempli d'eau d'alimentation.
Cette dernière,passant par les tubes rayonnants 9,s'éboule dans le récipient annulaire 10 pour se répartir ensuite dans lestubesdu rotor 9,comme il a été décrit plus haut.Si le nombre des tuyaux 9 est égal à celui des tubes 6,il n'est
10 plus nécessaire que la pièce terminale/soit creuse ; on peut la remplacer par un simple anneau massif jans lequel on percerait des ouvertures ayant même axe que les tubes 6 et dans lesquelles,on introduirait les tuvaux 9 en même temps qu'on les y fixerait.
Comme la fig. 2 d'indique,les tuyaux 9 sont fixés à la pièce terminale 10 dans les ouvertu- res représentées sur la fig. 3. ces dernières sont construites
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de. telle façon que les tubes du rotor 6 ne se vident jamais
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conpléte.;ent de l'eau qu'ils contiennent pendant la rotation do générateur de vapeur.
Si d'ailleurs,pendant eetie rotation il devrait entrer dans un de ces tubes plus d'eau qu'il ne s'en '....ppe pendant le même temps, le supplér.1snt retoa:cr..e::<...i t au récipient central 15 àèsvgae lTextré.,sité de ce tube éaer- gerait du niveau de l'eau contenue dans de récipient 5, Les tubes 9 pénètrent dans le récipient 5 jusqu'à une distance
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déterminée de la, surface cylindrique de ce Qerniûr,c'est-à -dire qu'ils se prolongent radiuleiueiit jasua'à l'intérieur du récipient.
Le générateur de vapcu2,solicleixe du récipicnt 5 v t du faisceau de tabès 6 est supporté par un palier à C<.t.111G suppri- mant les 3éplaceents axiaux à cet endroit tandis que ltcz- trémité opposée est libre dans le palier 7 de se déplacer suivant l'axe.Il est évident que l'on pourra remplacer le palier 20 par un palier à billes à pression axiale. une roue 21 fixée sur le tourillon 23 du récipient 5 est munie d'une couronne percée d'ouvertures dans lesquelles sont enfilés les tubes du rotor 6. ces derniers peuvent donc s'allonger librement sous l'effet de la chaleur et ceci, indépendamment de l'allongement du récipient central dû au
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se ne êchauffeient.
La. vapeur obtenue dans les tubes 6 parvient à la cimore 12,passe par les ouvertures 15,entre dans le tuyau 14 pour aboutir au moyen de la canalisation 15 à l'endroit d'utilisa- tion.
Le tuyau 14 ne tourne pas comme le générateur de vapeur;
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il repose à une de ses 6xtrê,ntés sur les parois de la chambre 12,. lTutre extrémité,du côté de la canalisation 15, le tube est fixé dans un, presse étoupe la empêchant @'eau de la canalisation 1 de pénétrer dans le conduit 15 et de s'y mélanger avec la vapeur. Le bourrage du presse-étoupe 16 est maintenu en place au moyen d'une lanterne 19 et d'un
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disque de fermeture 18 qui presse en même temps le bourrage 17.
Ce damier isole la vapeur du, conduit 15 de l'extérieur. Le tube 14 aboutit à son autre extrémité dans le récipient central 5 ce qui lui permet d'en évacuer la vapeur.
Cette construction permet aussi l'évacuation de la vapeur des tubes 6 par le coté opposé au moyen de tuyaux correspondant aux tubes Il. La vapeur s'écoulerait également par un tourillon creux. Toutefois,on emploierait un presse-étoupe supplémentaire qu'on peut éviter par la construction précédente indiquée sur le dessin.
La fig. 4 représente une modification des tubes d'amenée d'eau et d'évacuation de la vapeur. Les tuyaux 24 et 25 sont con- centriques et quand ils parviennent au dessous du niveau d'eau du récipient 5,l'eau passant par les petits conduits 26 pénètre dans les tubas 84 pour aboutir aux tuyaux da rotor 6.
La vapeur contenue dans ces derniers s'écoule par l'espace annulaire ménage entre les deux tubes 24 et 25 et ne doit vaincre que la résistance de la colonne d'eau située au dessus du tube 25;Lz vapeur parviendra donc dans tous les cas pratiques au récipient 5 (uand,par suite de la rotation du générateur de vapeur,les tubes 6 ont dépassé le niveau de l'eau contenue dans le récipient 5, le trop plein des tuyaux 6 retourne au récipient 5 par l'espace annulaire ménagé entre les tubes 24 et 25 tandis vue la vapeur s'échappe par le tuyau 34.IL est évident qu'on pourra disposer les tubes d'une autre façon; l'essentiel de la construction consiste en une disposition des tubes telle que l'amenée deaa aux tuyaux du rotor 6 et l'évacuation de la vapeur produite puissent se faire sans entrave mutuelle.
Le rôle principal du récipient 5 est de former un réservoir qui permet de régler l'amenée d'eau au générateur de vapeur d'après la hauteur du niveau.Pour pouvoir lire ce niveatz d'eau dans le récipient 5 à un indicateur fixé à l'extérieur,on a placé dans l'axe du tube 14 ,un petit tuyau 27 qui plonge dans le
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récipient 5 par un coude se prolongeant aussi bas que possi- ble aa dessous du niveau de l'eau.L'autre extrémité da tube 27 passe à travers le bourrage 17 et le disque 18 pour aboutir à an niveau d'eau (non représenté) dont la partie supérieure est reliée au conduit 15 au moyen d'un tu ce.on parvient à lire de cette façon,le niveau d'eau à l'intérieur du récipient 5.
Par suite de la résistance inévitable du tube 14 opposés à l'écoulement de la vapeur,la pression dans le récipient
5 est plus grande que celle de la canalisation 15. Cette diffé- rence de pression varie avec le débit de vapeur; elle est égale à la pression dynamique de la vapeur à l'entrée du tube 14 plus la résistance du tube. L'indicateur montrerait donc un niveau supérieur à la réalité et pour éviter cette erreur de (fi,g2) mesure,on a prévu un tube 28/s l'extrémité opposée du réci- pient 5 qui relie les deux oxambres de vapeur de l'indicateur de niveau et du récipient 5.
Comme aucune circulation n'a lieu dans ce tube,la pression qui s'exercera au dessus du niveau de l'eau du récipient 5 sera la même eue celle de l'in- dicateur et ce dernier donnera le niveau réel du récipient 5 pour autant que l'eau contenue dans l'indicateur ait la même température que celle du récipient 5. Il sera d'ailleurs aisé de satisfaire à cette dernière condition -n isolant con- venablement les tubes de raccordement entre le générateur et l'indicateur de niveau. '
Au lieu de disposer le tube de vapeur de l'indicateur de niveau comme l'indique la fig. 2,on peut aménager autour du tuyau 27,une tubulure de diamètre un peu plas fort qui aboutit d'une part,à la chambre de vapeur du récipient 5 et se relie d'autre part,à un organe de réglage destiné à l'alimen- tation automatique..
La force de réglage aura pour cause la variation da niveau d'eau dans le récipient 5 qui provoquera des variations de pressions correspondantes à l'organe régulateur.
Dans le but d'augmenter cette force de réglage , on
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utilisera l'installation schématisée par la fig5, t'eau d'alimentation est conduite à l'économiseur 29 où elle est chauffée par les fumées; de là,elle parvient à un récipient 30 avant d'être amenée au générateur de vapeur. 31.
La vapeur sort du générateur par un tuyau 32 et parvient à un récipient 34 @ qui contient une certaine quantité d'eau.La vapeur d'eau pro- duite dans l'économiseur s'échappe du récipient 30 par un tuyau 33 et parvient au tube 32.Ce dernier est muni d'une soupape à ressort 35 qui maintient constante la pression du générateur de vapeur 31.Le tube 32 est d'ailleurs pourvu d'un clapet de retenue 36 disposé derrière la soupape 35, qui empêche l'eau de retourner au générateur de vapeur quand il n'est pas en fonction.la vapeur obtenue au générateur de vapeur passe au travers de la colonne d'eau du récipient 34 et se dirige vers le surhauffeur ou vers l'endroit d'utilisa- tion,
par l'intermédiaire de la conduite 3?.La pression de la vapeur dans le générateur reste donc constante alors que celle du récipient 34 varie avec le débit de vapeur. Au lieu de faire parvenir au récipient 34,la totalité de la vapeur produite,il est possible d'en dériver une partie directement de la conduite 32 et de la conduire à l'endroit d'utilisation.Si la vapeur saturée du générateur a une pression supérieure à 30 Biosphères il s'en condensera une partie dans le récipient 34 où la pression est plus faible.Cette condensation sèra d'ailleurs d'autant plus forte que la surpression au générateur sera plus grande.
Il n résulterait que le récipient 34 se remplirait d'eau peu à peu si l'on ne prévoyait une conduite de vidange 38 qui permet l'évacuation du trop plein vers le récipient 30 par l'interméliaire de la tuyauterie 39,quand la pression à l'intérieur du récipient 34 a presque atteint l'égalité de celle du récipient 30.Pour éviter que l'eau de ce dernier ne passe au récipient 34, on a prévu sur le tuyau 39 une vanne ou ou mieux un clapet de retenue.
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La conduite 32 contient an tube de pitot 41 qui trans.net a pression de vapeur Plus la pression dynamique de la vapeur circulant dans la conduite 32 derrière le piston mobile 43 d'un cylindre 42. La pression statique du tube 32 est elle- même transmise au moyen d'un tube 45a de l'autre cote du marne piston qui commande une vanne réglant le débit de la conduite d'eau d'alimentation 44.La pression dynamique est proportionnel- le au débit, de vapeur de la conduite 32;
il s'ensuit que plus le courant de vapeur est fort,plus le piston se soiléve en ouvrant d'autant la vanne d'alimentation.La section de la soupape devrait être Calculée pour qu'elle laisse passer à chaque instant une quantité d'eau égale au poids de vapeur qui s'échappe par la conduite 32 dans le même temps. Comme il est presque impossible d'atteindre une corrélation parfaite au moyen d'une telle combinaison,on a prévu une vanne 45 qui permettra, on réglage à la main plus exact et basé sur les indications du niveau d'eau, cette vanne étant prévue dans la conduite d'amenée d'eau allant du récipient 30 au générateur de vapeur.
Le réglage peut également être obtenu automatique- ment: en utilisant les variations de pressions qui sarviennent à l'intérieur du tube 27 (fig. 2) par suite des variations da niveau de l'eau contenue dans le récipient 5. On les ferait actionner par la vanne 45.
Le récipient 34 peut être utilisé comme bassin de décanta- tion pour les schlamms qui se dégagent dans le générateur de vapeur .La partie inférieure du récipient 5 serait par exemple reliée au récipient 34 par la conduite 46 pourvue d'une vanne 47 rastant ouverte continuellement ou réglable à la main.il résulta de cette méthode de déposer les sellamms dans le récipient 34,un avantage en ce sens qae les conduites 46 et la vanne 47 par suite de la faible différence de pression entre les récipients,peuvent avoir une section de passage passaulement plus forte qae si le schlamm était évacué da récipient 5 directement à l'extérieur..
Le schlamm. peut se déposer dans la
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récipient 34 et de lL,être éliminé à une plus forte concentra- tion.Les pertes d'eau chaude et par suite de calories sont sont réduites au minimum possible car la plus grande partie de l'eau retourne à la chaudière par la conduite 38.
On peut naturellement employer cette méthode de réglage pour les chaudières fixes en usage jusqu'à nos jours.
On pourra disposer l'axe du générateur rotatif aussi bien horizontalement que verticalement ou encore dans une position inclinée.Les tuyaux du rotor pourront être disposés sur une surface conique com.ne l'indique la fig. 6.Dans ce dernier cas, l'eau circulera dans le sens indiqué par .les fléches.Jusou'à la moitié inférieure,la circulation sera semblable à celle des chaudières à bouilleurs ordinaires.Il n'est donc pas nécese saire de prévoir des tuyaux spéciaux de la vapeur produite dans les tubes du rotor.
jusqu'à présent,les générateurs de vapeur rotatifs étaient pourvus de presse-étoupes graissés à l'huile pour maintenir le bourrage aussi souple que possible.Ce dernier pré- alchlement imprégné de graisses se brûlait très rapidement par suite des températures élevées entrant en ligne de compte, il était rapidement inutilisable si l'on ne prenait la précaution de le graisser d'une façon continue.La fig.2 donne un disposi- tif permettant de refroidir le bourrage avec de l'eau plutôt que de le graisser à l'huile.
L'eau sera dérivée de préférence de la conduite sous pression de la pompe d'alimentation avant qu'elle ait passé par l'économiseur.Elle suit la tuyauterie 48 et parvient dans un espace annulaire ménagé autour du bourrage De là,elle s'écoule pa une lanterne 49,dans la direction des flèches,suit le revers du bourrage et après avoir passé par les ouvertures 50 parvient à l'espace annulaire ménagé entre les tubes 2 et 14 pour se mélanger à l'eau d'alimentation et parvenir à la chaudière après avoir passe par la petite chambre 3,
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