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"Echangeur de chaleur chauffé à la vapeur"
La présente invention se rapporte à des réservoirs échangeurs de chaleur chauffés la vapeur comportant des éléments chauffant disposés 1 intérieur du réser- voir dans le sens longitudinal de celui-ci, reliés à l'extérieur et constitués par des groupes de bouoles de tuyaux recourbés en forme d'U. munis leurs extrémités libres de chambres collectrices pour les conduits 'de raccordement;, Dans les réservoirs d'échangeurs de oha- leur de ce genre destinés en particulier à la formation indirecte de la vapeur à haute pession, on rencontre
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certaines difficultés à éviter des tensions inadmissibles résultant de l'impossibilité d'une dilatation libre.
Cet inconvénient est évité conformément à l'invention, en reliant rigidement, au moyen de 'courts éléments de tuyaux, les chambres collectrices' inférieures aux conduits de raccordement allant vers l'extérieur tandis que les chambres-collectrices supérieures sont reliées à l'endroit du raccordement au moyen de tuyaux plus ou moins longs, une ou plusieurs fois recourbés. Il résulte de cette disposition que les chambres supérieures peuvent se déplacer dans le sens longitudinal par rapport aux chambres inférieures lors de la dilatation des éléments chauffants et que, de ce fait, des tensions inadmissibles sont évitées à la suite de fortes variations de tempé- rature.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, dif- férentes formes d'exécution de l'invention.
Les fig, 1, 2, 3 représentent respectivement avec arrachement de la partie médiane du long réservoir une coupe verticale, horizontale et transversale avec une vue des éléments chauffants.
Les fig. 4, 5 et 6 sont des coupes correspondantes d'un mode d'exécution différent.
Les fig. 7 et 8 représentent une autre modification aux modes d'exécution des fig. 4 à 6 en coupe longitudinale et transversale.
Dans toutes les figures, 1 représente le réservoir de l'échangeur de chaleur qui est, dans l'exemple choisi un tambour à parois épaisses, servant à la production indirecte de la vapeur à haute pression et accessible des deux côtés par des trous d'homme 2 servant à l'intro-
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duction des éléments de chauffage s'étendant dans le sens longitudinal de tout le réservoir. Ces éléments chauffants se composent de groupes de boucles de tuyaux 3 en forme d'U qui sont reliées par leurs eytrémités libres à des groupes de chambres collectri- ces 4 et 5.
Les chambres inférieures 4 sont reliés par de courts éléments de tuyaux droits 6 à l'intérieur du réservoir avec les pièces de raccordement 7 qui conduisent à l'extérieur, tandis que la liaison des- chambres supérieures 5 et des pièces de raccordement ' correspondantes 8 se fait au moyen de tuyaux 9 rela- tivement longs recourbés en forme d's qui sont rac- cordés au dessus des boucles de tuyaux aux chambres supérieures 5. Les chambres inférieures 4 sont fixées contre le réservoir 1, et les chambres supérieures sont, à la suite des longs tubes de raccordement mo- biles par rapport au réservoir. Les chambres 5 décalées en arrière peuvent se mouvoir dans le sens longitudinal- cc qui permet d'éviter des tensions inadmissibles à la suite de fortes variations de température dans les éléments chauffants.
Dans les exemples représentés, les boucles de tuyaux des éléments chauffants sont introduites parallèleement les unes aux autres des deux cotés!) de sorte que les pièces de raccordement 7 et 8 se trouvent à chaque extrémité du réservoir. L'évacuation du condensat se produit par les premières pendant que la vapeur de chauffe entre par les dernières soit à l'état de va- peur saturée, soit à l'état de vapeur surchauffée pour s'écouler après cession de sa chaleur de vapori- sation seule ou de cette chaleur et de /la chaleur ad-
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ditionnelle se surchauffe, à l'état de condensât par les pièces de raccordement 7.
Dans la forme d'exécution des figures 4 à 6, la chambre supérieure 5 est moins décalée dans le sens longidutinal par rapport à la chambre inférieure 4 et le tuyau de raccordement recourbé en forme d'S qui lui est raccordé par en haut, passe sur toute la lon- gueur des branches supérieures des tuyaux bouclés en forme d'U. Dans cette forme d'exécution, les pièces de raccordement 7 pour l'évacuation du conden- sat sont placées pour tous les groupes d'éléments chauffants à la même extrémité du réservoir, et les la pièces de raccordement 8 pour l'entrée de'\ vapeur de chauffe sont toutes à l'autre extrémité du réservoir.
Cette forme d'exécution parait encore plus avantageuse que les formes décrites précédemment du fait que, pour une même surface de chauffe la mobilité de l'extrémité libre de la boucle de tuyaux peut être plus grande tandis que l'étendue du déplacement des chambres su- périeures par rapport aux chambres inférieures, e'est pas comme dans le premier mode d'exécution décrit, dépendante d'une longueur minima des tubes de raccor- dement recourbés en forme d'S.
Dans l'exemple des fig.7 & 8 on voit qu'il n'est pas nécessaire de prévoir pour chaque chambre de groupe un large tuyau unique de raccordement 9 mais que celui-ci peut aussi être subdivisé en un groupe de tuyaux de raccordement extensibles,plus étroits. Ceci s'applique aussi bien au premier qu'au second mode d'exécution. Quoique l'invention soit destinée en première ligne aux générateurs de vapeur indirecte haute pression, elle s'applique aussi aux appareils
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de vaporisation on aux autres échangeurs de chaleur chauffés à la vapeur.
Revendications :
1. Echangeur de chaleur chauffé à la vapeur oom- portant des éléments chauffants réunis en groupe, disposés dans le sens longitudinal dans le réservoir et constitués par des boucles de tuyaux en forme d'U se terminant dans des chambres de raccordement, carac- térisé en ce que: les chambres inférieures sont fixées au réservoir par un tuyau de raccordement court tandis que les chambres supérieures sont reliées au réser- voir par un tuyau de raccordement relativement long, ayant une ou plusieurs courbures afin de lui permettre de se déplacer de telle sorte que, par suite de la possibilité de déplacement d'une des extrémités de l'élément chauffant, la liberté de dilatation soit assurée par rapport au réservoir.,
2.
Des modes de réalisation de l'échangeur de oha- leur comme spéoifié sous 1. présentant les partioulari- tés suivantes prises séparément ou en combinaison: a) Des pices de raccordement sont prévues à chaque extrémité du ré servoir pour l'entrée de la vapeur de chauffe et d'autres pour l'évacuation du condensât, les chambres supérieures étant déportées ou décalées dans le sens longitudinal par rapport aux chambres inférieures autant que l'exige la nécessité d'avoir une longueur suffisante du tuyau.
b) tous les tuyaux de raccordement pour le conden- sat sont prévus à une extrémité du réservoir, et tous
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ceux pour l'entrée de la vapeur de chauffe à l'autre, et le tuyau de raccordement recourbe pour les chambres supérieures s'étend sur toute la longueur des boucles de tuyaux de chauffe en forme d'U.
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"Steam heated heat exchanger"
The present invention relates to steam-heated heat exchanger tanks comprising heating elements arranged inside the tank in the longitudinal direction thereof, connected to the outside and formed by groups of tubulars curved in. U shape. provided at their free ends with collecting chambers for the connecting conduits ;, In heat exchanger tanks of this type intended in particular for the indirect formation of high-pressure steam, we find
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certain difficulties in avoiding unacceptable tensions resulting from the impossibility of free expansion.
This drawback is avoided according to the invention, by rigidly connecting, by means of 'short pipe elements, the lower collecting chambers' to the connecting conduits going outwards while the upper collecting chambers are connected at the place. of the connection by means of more or less long pipes, once or several times bent. It follows from this arrangement that the upper chambers can move in the longitudinal direction with respect to the lower chambers during the expansion of the heating elements and that, therefore, unacceptable stresses are avoided as a result of large temperature variations. .
The accompanying drawing shows, by way of example, various embodiments of the invention.
Figs, 1, 2, 3 show respectively with cutaway of the middle part of the long tank a vertical, horizontal and transverse section with a view of the heating elements.
Figs. 4, 5 and 6 are corresponding sections of a different embodiment.
Figs. 7 and 8 show another modification to the embodiments of FIGS. 4 to 6 in longitudinal and transverse section.
In all the figures, 1 represents the heat exchanger tank which is, in the example chosen a thick-walled drum, used for the indirect production of high pressure steam and accessible from both sides through holes. man 2 serving for intro
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duction of the heating elements extending in the longitudinal direction of the whole tank. These heating elements consist of groups of U-shaped pipe loops 3 which are connected by their free ends to groups of collective chambers 4 and 5.
The lower chambers 4 are connected by short straight pipe elements 6 inside the tank with the connecting pieces 7 which lead to the outside, while the connection of the upper chambers 5 and the corresponding connecting pieces 8 is done by means of relatively long curved s-shaped pipes 9 which are connected above the pipe loops to the upper chambers 5. The lower chambers 4 are fixed against the tank 1, and the upper chambers are, at the bottom. continuation of the long connecting tubes movable in relation to the tank. The rearwardly offset chambers 5 can move in the longitudinal direction which makes it possible to avoid unacceptable stresses as a result of large variations in temperature in the heating elements.
In the examples shown, the pipe loops of the heating elements are introduced parallel to each other on both sides!) So that the connecting pieces 7 and 8 are located at each end of the tank. The evacuation of the condensate occurs through the former while the heating steam enters through the latter either in the state of saturated steam, or in the state of superheated steam to flow after cession of its vapor heat. - sation alone or this heat and / the heat ad-
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additional overheating, in the state of condensate by the connection pieces 7.
In the embodiment of Figures 4 to 6, the upper chamber 5 is less offset in the longidutinal direction with respect to the lower chamber 4 and the bent S-shaped connecting pipe which is connected to it from above, passes all the way through. the length of the upper branches of the U-shaped curly pipes. In this embodiment, the connecting pieces 7 for the condensate discharge are placed for all the groups of heating elements at the same end of the tank, and the connecting pieces 8 for the condensate inlet. Steam heaters are all at the other end of the tank.
This embodiment appears to be even more advantageous than the shapes described above due to the fact that, for the same heating surface, the mobility of the free end of the loop of pipes can be greater while the extent of the displacement of the chambers su - greater than the lower chambers, it is not as in the first embodiment described, depending on a minimum length of the connection tubes bent in the form of an S.
In the example of fig. 7 & 8 we see that it is not necessary to provide for each group chamber a large single connection pipe 9 but that this can also be subdivided into a group of connection pipes stretchy, narrower. This applies to the first as well as to the second embodiment. Although the invention is primarily intended for high pressure indirect steam generators, it also applies to devices
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vaporization or other steam-heated heat exchangers.
Claims:
1. Steam-heated heat exchanger comprising heating elements assembled in a group, arranged in the longitudinal direction in the tank and constituted by U-shaped pipe loops ending in connection chambers, characterized in that: the lower chambers are attached to the tank by a short connecting pipe while the upper chambers are connected to the tank by a relatively long connecting pipe, having one or more bends in order to allow it to move in such a manner so that, owing to the possibility of displacement of one of the ends of the heating element, the freedom of expansion is ensured with respect to the reservoir.,
2.
Embodiments of the heat exchanger as specified under 1. having the following features taken separately or in combination: a) Connection pieces are provided at each end of the tank for the steam inlet heaters and others for the discharge of condensate, the upper chambers being offset or offset in the longitudinal direction relative to the lower chambers as required by the need to have a sufficient length of the pipe.
b) all connecting pipes for the condensate are provided at one end of the tank, and all
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those for the heating steam inlet to each other, and the curved connecting pipe for the upper chambers runs the full length of the U-shaped heating pipe loops.