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Perfectionnements relatifs aux surchauffeurs de vapeur. la présente invention se rapporte , des surchauffeurs et 1' une de ses caractéristiques consiste dans l'adjonction de virole ou d'autres moyens de rétrécissement des tubes,aux extrémités d'admission,des tubes de surchauffeur,ces moyens convenant à leur emploi aux tubes descendant vers le collecteur dans lequel ils sont insérés aussi bien qu'aux tubes horizontaux.
Une autre caractéristique de l'invention consiste dans l'adjonction de moyens rétrécissant les tubes,dans les ouverture d'admission au collecteur,d'une série de tubes de surchauffeur, où la vapeur entre par l'une des extrémités du collecteur grâce à quoi on obtient une distribution relativement plus uniforme de la vapeur aux différents tubes. Une autre caractéristique en¯ core de l'invention consiste dans 1'adjonction à ces viroles ou autres moyens rétrécissant les tubes d'un dispositif par lequel de l'eau qui serait entraînée dans 1 e tube peut être ramenée dans le collecteur.
Ces caractéristiques de l'invention et d'autres encore se- ront comprises en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une coupe verticale d'une chaudière du type Stirling qui comprend un surchauffeur pourvu de la nouvel- le construction suivant la présente invention; la figure 2 est
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un détail d'échelle agrandie de la coupe transversale du sur- chauffeur montré à la figure 1;la figure 3 est une coupe lon- gitudinale d'une forme de virole,cette forme étant montrée à titre purement explicatif; la figure 4 est une vue en bout d'une forme de virole montrée à la figure 3;
la figure 1=\ est une coupe verticale dune chaudière du système Babcock et Wilcox, pourvue d'un surcbauffeur réalisant la construction nouvelle suivant la présente invention; la figure 6 est une coupe verti- cale à travers les collecteurs du surchauffeur montré à la figure 5 ; la figure 7 est une coupe verticale à traversla forme de virole montrée à la figure et la figure 8 est une élévation de l'extrémité de la virole montrée à la figure 7.
En se référant à la construction montrée aux figures 1 à 4 inclusivement,la chaudière Stirling représentée est pourvue des réservoirs de vapeur et d'eau 1,2,3 et d'un réservoir inférieur 4,chacun des réservoirs supérieurs étant relié au réservoir infé- rieur par des faisceaux de tubes 5,6 et 7. Le foyer,tel qu'il est représenté est pourvu d'un bruleur à huile et d'écrans 8,9 et 10 lesquels servent à diriger les courants gazeux vers la sortie 11 de ces gaz.
Le réservoir central ?,dans cette formede chaudié- re représentée à titre explicatif,est pourvu d'un tube de vapeur t2,relié à l'une des extrémités du collecteur 13 d'admission au surchauffeur,ce collecteur s'étendant au travers de la chau- dière entre les faisceaux de tubes 5 et 6 et étant supporté à ses extrémités d'une manière quelconque convenable. Dans la forme explicative représentée,un collecteur de sortie 14 s'étend pa- rallèlement au collecteur 13 et est supporté d'une manière sembla ble l'une de ses extrémités étant reliés à un tuyau quelconque con' venable d'alimentation devapeur.
Les tubes du surchauffeur 15 placés en série,sont uniformément répartis et espacés le long du collecteur 13 à la manière habituel. le, et dans la forme explicative représentée,ils sont du type na- bituel dans lequel chaque tube est recourbé de façon à procurer une paire d,extrémités parallèles,chacune des extrémités étant insérée dans l'un des collecteurs 13,14 et élargie de préférence dans ceux-ci.
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La construction ainsi décrite est du type usuel,la vapeur venant du .réservoir 2 étant amenée à l'une des extrémités du collecteur 13 et passant de là,par les différents tubes du surchauffeur 15,au collecteur 14 et de celui-ci au moteur à vapeur ou à un autre point d'utilisation.
Lorsque la vapeur de la chaudière pénètre dans l'extrémité d'admission du collecteur d'entrée 13,les tubes adjacents à cette extrémité sont sujets à ne recevoir qu'une petite quantité de cette vapeur,ou même aucune partie de celle-ci.si les ouver- tures des tubes suivants le long du collecteur ont un diamètre égalà celui des premiers tubes eux-mêmes. La vapeur,par suite de sa vitesse passe devant les orifices des tubes les plus rapprochés de l'extrémité d'entrée et elle passe dans les au- tres tubes,la section des tubes étant si grande par rapport à celte du collecteur qu'il en résulte une distribution inégale de vapeurdans ces tubes. L'absence de vapeur dans ces premiers tubes est la cause de ce qu'ils brulent et sont détruits.
Pour éviter cette difficulté les orificesdes tubes dans le collecteur, sont pourvus suivant l'invention de pièces rétrécis- santes, qui diminuent de préférence chacune l'ouverture de l'extrémité du tube à 60 % ou moins de la section de ce tube, la paroi de ces pièces étant plus épaisse que celle des tubes dans lesquels elles sont engagées.
Par ce moyen le courant de vapeur est partagé de façon égale entre les différents tubes, et cette uniformité non seulement évite que les tubes soient brutes mais elle assure en outre,un plus haut degré de surchauffe que ce ne serait le cas si la vapeur suivait un chemin en court-circuit a travers quelques uns seulement des tub es. pour certaines applications,il pourrait suffire de rétrécir seulement les orifices de quelques tubes les plus éloignés de l'extrémité d'entrée au collecteur.mais il est préférable de munir tous les tubes de ces moyens de rétrécissement.
La forme particulière de ces moyens de rétrécissement peut évidemment varier dans des limites étendues,mais la forme pré- férable comprend des courtes viroles 16,enfoncées dans les extrémités des tubes,ces viroles étant de préférence à surface
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extérieure conique,de maniète à s'engager à l'intérieur du tube, non seulement en s'appliquant contre la partie qui a été élargie dans le collecteur,comme indiqué en 15a, mais encore contre la partie normale non élargie montrée en 15b. Cette disposition est le mieux montrée à la figure 3. Si cela est désiré,les viroles peuvent être faites de manière à pénétrer soit seulement dans la partie élargie du tube,soit dans la partie non élargie de ce tube, soit enfin dans ces deux parties.
En donnant à. ces viroles,lors de leur construction, une longue partie conique, en sorte quelles pénètrent dans la partie non élargie des tubes, on assure une fixation ferme à frottement entre la virole et le tube,qui évite la chute de ces viroles hors des tubes quand,étant en service,elles sont sou- mises à des grandes variations de température qui causent des dilatations et des contractions,tendant à rel&cher le calage réciproque des viroles et des tubes.
Au lieu de la virole,d'au¯ ttes formes peuvent évidemment être employées,telles que celle d'un bouchon cylindrique présentant,une fente à sa surface con- vexe,et sous le nom de virole,employé dans la revendication la plus générale,on doit comprendre toutes des autres formes.
Pour les surchauffeurs dans lesquels les tubes s'étendent dans une direction généralement ascendante à partir du collecteur d'admission,une autre difficulté peut se présenter,que les rétrécissementsdes extrémités des tubes tendent , surmonter, spécialement lorsqu'il est fait usage d'un type à viroles.
par suite des conditions variables des gaz ehauffés,spécia- lement lorsque la chaudière est mise en service en premier lieu, il se peut que la vapeur se condense en partie sur les parois internes des tubes 15,lesquels s'étendent vers le haut à partir des collecteurs,comme cela a été indiqu é. Cette condensation sur le bras du tube relié au collecteur de sortie 14,sera transportée par la vapeur et pourra probablement etre vaporisée en quelque point très chaud du tube ou du collecteur 14.
Toute condensation qui se produit dans la partie ascendante du tube qui est reliée au collecteur d'entrée 13 aura une tendance à se mouvoir, par l'action de la gravité l'encontre du courant de vapeur jusqu'à
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ce que cette condensation,en s 'accumulant en quantité suffisante dans la partie ascendante du tube retombe dans le collecteur 13, dans lequel elle sera recueillie pour être rejetée par jets dans les tubes du surchauffeur. Cela produira évidemment des tensions nuisibles dans le surchauffeur et de plus,par le contact de quan- tités relativement grandes d'eau sur les parties fortement chauffées du tube,celui -ci sera soumis à des tensions nuisibles très fortes par suite de contractions soudaines.
En pourvoyant les extrémités d'entrée des tubes de moyens de rétrécissement,de préférence en forme de viroles 16,ayant des ouvertures centrales 17 comme c'est représenté,le courant pas- sant à travers ces plus petites ouvertures produira un jet de vapeur rapide ayant une tendance à dvis diviser toute l'eau de condensation qui pourrait se trouver sur les parois inférieures a l'extrémité du tube. L'eau ainsi divisée sera vaporisée par son contact avec la partie supérieure chauffée du tub e.
Suivant un autre perfectionnement,on pourrit de préférence la virole 16 d'un moyen quelconque par lequel toute quantité d'eau qui pourrait être retenue dans le tube 15,spécialement lorsqu'on éteint la chaudière,peut retomber dans le collecteur, et peut ainsi être enlevée hors de la chaudière. A cette fin, et comme un moyen simple de satisfaire à ce but,la virole 16 est pourvue suivant l'invention d'une rainure de drainage 18 à sa sur± face extérieure cette rainure étant placée au côté de plus bas du tube ascendant. Tout autre moyen convenable,différant de la rainurt qui est représentée au dessin,peut être employé à cet usage.
Dans les figures 5 à 8 inclusivement,un surchauffeur est représenté qui est appliqué au type habituel de chaudière Babcock & Wilcox,dans lequel des tubes 20 sont reliéa à des collecteurs 21 et 22 de la manière habituelle,un réservoir d'eau et de vapeur transversal 23 étant relié à ces collecteurs.te foyer 24 est pourvu d'une grille fixe alimentée par le bas 25 au moyen d'un chargeur mécanique,et les tubes 20 sont pourvus d'écrans 26,27 servant à diriger le courant des gaz chauds vers/la sortie des gaz 28.
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Le surchauffeur qui est montré à titre explicatif est pourvu d'un collecteur d'entrée 30 et d'un collecteur de sortie 3!,ces deux collecteurs étant en substance parallèles et s'étendant le long de la partie supérieure des tubes d'eau 20. Une extrémité du collecteur d'entrée 30 est reliée par un tuyau 32,à l'espace réservé à la vapeur dans le réservoir transversal 23 et une extré mité du collecteur de sortie 31 est reliée au moteur à vapeur ou à un autre point d'utilisation de la vapeur surchauffée.
Dans la forme représentée,les tubes du surchauffeur compren- nent une pluralité de tubes 33,34 s'étendant en faisceaux dans le surchauffeur, chacun de ces tubes ayant une extrémité alle élargie dans un des collecteurs et les tubes 33,et 34 étant parallèles sur la plus grande partie de leur longueur,chacun ayant une di- rection ascendante à partir des collecteurs auxquels ils sont reliés. Dans la forme de surchauffeur représentée à la figure 5, l'inclinaison vers le haut des tubes est relativement petite en comparaison spécialement avec celle de laforme montrée à la figu- re 1. Néanmoins il doit etre entendu que dans les deux cas,les tubes ont unedirection générale ascendante à partir du collecteur.
D'une manière semblable à celle déjà décrite pour la construc tion montrée à la figure 1,les extrémités d'entrée des tubes 33, 34, sont pourvues de préférence, suivant la présente invention,de viroles 16,l'action de la vapeur lorsqu'elle passe dans le collecteur d'entrée 30 à son extrémité et à travers les ouvertures 17,dans les tubes étant essentiellement la même dans la construc tion montrée à la figure 7 que dans celle déjà expliquée de la figure 3,la vapeur étant distribuée uniformément aux différents tubes,et une eau de condensation quelconque étant projetée en pluie le long du tube par la vapeur entrant en jet rapide, cette eau étant ainsi vaporisée avant de pouvoir revenir dans le collée teur.
Pour cette forme également on prévoit,de préférence la petite fente de drainage 18,dont l'usage a été déjà d écrit.
Dans cette construction la virole présente aussi de préférence une forme extérieure comique de manière à s'adapter au diamètre normal ainsi qu'au diamètre élargi du tube./
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Lorsque la virole peut venir en contact avee le tube,suivant les diamètres de la partie à diamètre normal et de la partie élargie,comme cela est représenté,elle a une tendance moindre de disjoindre la partie élargie du tube que si elle portait uniquement sur l'une de ces parties,lorsqu'elle est chaussée en position dans le tube.
Certaines des revendications énoncées dans les présentes me sont pas limitées aux moyens particuliers de rétrécissement couverts par d'autres de ces revendications.
REVENDICATIONS.
1) Une paroi ayant une ouverture,un tube ayant sa partie extrê- me élargie dans l'ouverzure,et une virole ayant une paroi plus épaisse que celle du tube et ayant une partie annulaire solide pénétrant dans une partie non élargie du tube,au-delà de la paroi, la virole étant maintenue dans le tube par frottement seulement.
2) Une paroi ayant une ouverture,un tube ayant sa partie extreme élargie dans l'ouverture et une virole ayant une paroi plus épais- se que celle du tube, et ayant une partie annulaire solide péné- trant dans une partie élargie et dans une partie non élargie du tube, au-delà de la paroi,la virole étant maintenue dans le tube par frottement seulement.
3) Une paroi ayant une ouverture,un tube ayant sa partie extrême élargie dans l'ouverture, et une virole conique extérieurement aynt ayant une paroi plus épaisse que celle du tube et ayant une par- tie annulaire solide pénétrant dans une partie non élargie du tube, au-delà de la paroi,la virole étant maintenue dans le tube par frottement seulement.
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