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"Surchauffeur chauffé à la vapeur avec plusieurs groupes de tubes de chauffe branchés en série."
La présente invention se rapporte aux surchauf- feurs chauffés à la vapeur, spécialement aux surchauffeurs intermédiaires, munis de plusieurs groupes de tubes de chauffe branchés en série. La construction des surchauf- feurs intermédiaires dans de grandes installations à ya- peurs présente des difficultés considérables principale- ment en raison des grandes dimensions déterminés par les grandes quantités de vapeur et en raison des différences sensibles des températures dans les diverses parties du surchauffeur.
Pour diminuer autant que possible les dimen- sions du surchauffeur, il faut assurer une bonne transmis- sion de la chaleur de la vapeur d chauffage à la vapeur
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intermédiaire et une itulisation la plus uniforme possi- ble du contenu du réservoir du surchauffeur. On satisfait à cette condition en disposant les groupes de tubes de chauffe d'aller, et de retour dans des compartiments du réservoir du surchauffeur, également branchés en série et séparés par des parois-guides ou chicanes; de cette façon que la'vapeur intermédiaire à surchauffer est main- tenue sur tout son parcours en contact uniforme avec les tubes traversés par la vapeur de chauffage. Il existe toutefois dans cette réalisation des différences de tem- pérature sensibles entre les divers compartiments du surchauffeur.
La température du compartiment, dans le- quel pénétre la vapeur intermédiaire venant de la machi- ne et dans lequel la vapeur de chauffage, lorsqu'on em- ploie de préférence le principe du contre-courant, n'en- tre qu'après avoir cédé une grande partie de sa chaleur, est naturellement sensiblement inférieure à celle du com- partiment que la vapeur intermédiaire quitte à l'état de surchauffe élevée et dans lequel la vapeur de chauffage entre avec sa température la plus élevée.
Pour éviter des tensions inadmissibles dans le système de tubes de chauffe, et dans les parois du réservoir l'appareil est conçu, d'après l'invention, de façon que les diverses parties puissent se déplacer li- brement les unes par rapport aux autres pour compenser leurs dilatations inégales.
A cet effet, les tubes de chauffe débouchent dans des boîtes pouvant se dénlacer les unes par rapport aux autres et dont l'une des boites terminales, à savoir ou bien la boîte terminale reliée au conduit d'échappement de vapeur de chauffage ou bien
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celle reliée au conduit d'amenée de vapeur de chauffage, est fixe par rapport au réservoir de sorte que, par suite de la liberté de déplacement de l'une des extrémités du faisceau de tubes de chauffe, aucune tension inadmissible due aux dila- tations inégales des groupes de tubes ne peut se produire dans les boites intermédiaires.
Il est connu dans la construction des échangeurs de chaleur de disposer dans une boîte une plaque tubulaire, à laquelle se raccordent tous les tubes de chauffe par leurs extrémités, de façon que cette plaque puisse se déplacer. Ce mode de réalisation présentetoutefois, des diffi- cultés d'exécution dans le cas de grandes dimen- sions. De plus il se produit dans le système de tubes de fortes tensions, car des groupes de tubes ayant des températures très différentes sont rac- cordés à une même parci commune. Il est également connu de relier les tubes des échangeurs de chaleur par groupes à des boites pouvant se déplacer les unes par rapport aux autres. Dans ce mode de réali- sation connu les deux boites terminales sont fixées à l'enveloppe de l'appareil c'est à dire ne peuvent pas se déplacer par rapport à celle-ci.
Ce mode de réalisation ne se prête donc pas à être utilisé dans de grands surchauffeurs intermédiaires dans lesquels, entre le premier et le dernier groupes de tubes, existent des différences de température très sensi- bles. Il se produit inévitablement dans le système de tubes de chauffe de fortes tensions et la dilata- tion inégale des divers groupes de tubes donne lieu à un coincement des boites intermédiaires, de sorte que parfois le déplacement relatif des boîtes devient problématique. La présente invention permet d'éviter
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ces inconvénients.
Dans des échangeurs de chaleur du genre considéré la vapeur de chauffage a à parcourir un chemin relativement long en serpentin et se condense partiellement par suite de la cession de sa cha- leur à la substance destinée à être chauffée. Le condensat doit également parcourir toutes lesbran- ches de tubes jusqu'à la boite terminale pour arri- ver au conduit d'évacuation. La transmission de chaleur sur les parties de tubes mouillées par le condensat est sensiblement plus faible que par les tubes libres de condensat, de sorte que le conden- sat traversant les branches de tubes diminue jusqu'à un certain degré la surface de chauffe.
On fera donc en sorte, selon l'invention, que la boîte terminale, à laquelle se raccorde le conduit d'évacuation du condensat communique directement avec une ou plusieurs boîtes de système de tubes de chauffe situées au- dessus, par exemple à l'aide d'un tube intermédiaire ou dispositif similaire, de telle manière que le con- densat de la vapeur de chauffage puisse pénétrer de cette boîte supérieure dans la boite terminale sans être obligé de traverser le faisceau de tubes de chauffe. Cette quantité de condensat évacuée ne peut donc nuire à la transmission de la chaleur dans le faisceau de tubes, de sorte que l'agencement de l'in- vention améliore le rendement de l'échangeur.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien com- prendre de quelle manière l'invention peut être réa- lisée.
La figure 1 est une coupe longitudinale de l'appareil, objet de l'invention.
La figure 2 représente à gauche une coupe
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suivant II-II de la figure 1 et à droite une coupe de la même figure suivant III-III.
Le réservoir cylindrique 1 est fermé d'un côté par un fond 2 et de l'autre par un couvercle 3 facilement démontable. L'entrée de la vapeur intermé- diaire à surchauffer s'effectue par une tubulure 4 et la sortie par une tubulure 5. Le système de tubes de chauffe, disposé dans le réservoir 1, est constitué par deux groupes de tubes en U, 6,7 et 8,9 branchées en série. Les branches d'aller 6 de premier groupe de tubes sont raccordées à une boîte d'entrée 10, les branches de retour 7 de ce groupe de tubes débouchent dans une boîte intermédiaire 11 d'où partent également les branches d'aller 8 du deuxième groupe dont les branches de retour 9 débouchent dans une boîte termi- nale 12.
Entre les groupes de tubes d'aller et de re- tour sont disposées des cloisons-guides ou chicanes 13, 14, 15 formant des compartiments en U branchés, en série parcourus par la vapeur intermédiaire sur son chemin de la tubulure d'entrée 4 à la tubulure de sor- tie 5. Les cloisons de guidage 13, 14,15 reposent sur des fers cornières 16 fixés à l'enveloppe du réservoir 1.
A la boîte d'entrée 10 se raccorde un tuyau d'amende de vapeur de chauffage 18 qui passe de façon étanche par un orifice du fond de réservoir 2 et qui est dis- posé à l'intérieur du réservoir de manière à pouvoir se dilater sans inconvénient. De la boîte terminale 12 part un tuyau d'évacuation de la vapeur de chauffage et du condensat 19 passant à l'extérieur de façon étanche par un orifice du fond 2. Le tuyau d'évacuation 19 forme une liaison rigide entre la boîte terminale 12 et le fond du réservoir 2 de sorte qu'à cette extrémité la position du faisceau de tubes de chauffe est fixe par rapport au réservoir. L'autre extrémitédu faisceau
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de tubes de chauffe constituée par la boite 10 peut, par contre, se déplacer librement par rapport au ré- servoir car le tube 18 ne s'oppose pas à un tel mou- vement.
Les boites 10,11, 12 ne sont pas reliées entre elles de sorte qu'elles peuvent se déplacer librement'les unes par rapport aux autres. Pour faci- liter ce mouvement des rouleaux 20 sont prévus entre les boîtes. Les branches des groupes de tubes de chauffe sont légèrement inclinées d'une façon continue sur 1' horizontale de sorte que le condensat qui se forme peut s'écouler sans difficulté. Entre l'extrémité in- férieure de la boite intermédiaire 11 et la boîte ter- minale 12 on prévoit un tube de dérivation 21 par le- quel le condensat qui se forme dans les branches de tubes supérieures s'écoule de la boîte 11 dans la boite terminale 12. Ce condensat n'a donc pas besoin de par- courir le groupe de tubes inférieur pour arriver à la sortie ce qui aurait été nuisible pour la transmission de la chaleur.
La position relative correcte des bran- ches de tubes est assurée de façon habituelle à l'aide de pièces intermédiaires et de pièces d'espacement 22 qui s'appuient d'une manière appropriée, comme les boîtes collectrices, contre la partie inférieure de l'enveloppe du réservoir. Comme le système de tubes de chauffe n'est pas fixé à l'enveloppe du réservoir on peut l'extraire de celui-ci après démontage des tubulures 18 et 19 et après enlèvement'du couvercle 3.
La construction du faisceau de tubes de chauffe et le genre de liaison avec le conduit d'amenée et d'évacuation de la vapeur de chauffage peuvent être modifiés dans le cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, qu'on peut rendre fixe ;!'extrémité du faisceau de tubes à l'entrée de la tapeur de chauffage "
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et mobile à la sortie de cette vapeur, mais il est préférable de prévoir la liaison rigide à la sortie de la vapeur de chauffage du fait que la température qui y règne est plus basse.
De plus, à l'extrémité mobile au lieu d'un tuyau à libre dilatation on peut employer pour la liai- son avec le conduit de vapeur de chauffage un tuyau droit se déplaçant dans une boite étanche. L'essentiel est que le genre deiaison employé permette un dépla- cement rectiligne de la boite terminale à l'une des extrémités du faisceau tubulaire afin d'éviter des tensions inadmissibles du faisceau ainsi qu'un coin- cement des boites intermédiaires.