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Générateur de va.peur tubulaire.
Convention Internationale : Demandes de brevets allemands Sch.
104.876 X/13 g du 6 août et Sch. 105.507 X/13 d du 2 novembre
1934.
Les générateurs de vapeur tubulaires dans lesquels on 'n'introduit dans les tubes de vaporisation que l'eau d'alimen- tation vaporisée au cours d'un passage dans le tube et retirée à l'extrémité sous la forme de vapeur, ne contiennent que peu d'eau dans leur partie chauffée par les flammes. Ils peuvent donc être rapidement- portés à la température normale de fonc- tionnement et ils présentent l'avantage d'être inexplosibles.
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Leur fonctionnement dépend cependant dons une large mesure du fonctionnement correct du dispositif d'alimentation et d'un réglage rapide du foyer. Si le 1.. dispositif , d'alimentation cesse de fonctionner, le refroidissemént de la surface de la paroi des tubes chauffée par le foyer. '-refroidissement qui se pro- duit en service et qui est provoqué par la circulation du mé- lange de vapeur et d'eau et par la vapeur, cesse immédiatement.
On connaît également des générateurs de vapeur tubu- laires qui contiennent, en plus de la quantité d'eau introdui- te d'une manière continue et vaporisée au cours d'un passage dans les tubes, une quantité d'eau supplémentaire, de telle sorte qu'il sort des tubes de vaporisation débouchant dans un tambour ou collecteur un mélange de vapeur et d'eau, et que dans le collecteur a lieu la séparation de la vapeur d'avec l'excès d'eau. L'eau s'écoule à travers des tubes descendants',: vers un collecteur inférieur d'où partent les tubes de vapori- sation et dans lequel l'eau d'alimentation est introduite en fonction de la quantité vaporisée.
Pour la réalisation de la circulation naturelle qui règne dans les tubes de ce généra- teur de vapeur tubulaire, l'inertie de la quantité d'eau rela- tivement grande exerce une influence défavorable du côté des tubes descendants. D'autre part, la- production de vapeur lors de la mise en service exige relativement beaucoup de temps, parce que l'eau chauffée au cours d'un passage dans les tubes ne revient pas immédiatement vers les tubes de vaporisation, et que cette eau rencontre d'abord à la partie supérieure l'eau contenue dans les tubes descendants et qu'elle perd son énergie cinétique . tandis que de l'eau d'alimentation fraîche sortant du réservoir d'eau inférieur suit. Il faut donc d'abord porter à l'ébullition une quantité d'eau relativement grande.
Afin d'éviter ces inconvénients et d'améliorer la circulation naturelle, les tubes de vaporisation se continuent,
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selon la présente invention, au-delà de l'endroit de la sépa- ration de la vapeur d'avec l'eau qui continue son circuit jusqu'aux tubes de descente avec lesquels ils forment des élé- ments de circuit au moyen desquels l'eau contenue dans le gé- nérateur et qui circule est divisée en circuits indépendants les uns des autres.
Un avantage important de la présente invention consis- te en ce que la vitesse de circulation de l'eau qui continue son circuit en passant des tubes de vaporisation vers les tu- bes descendants est utilisée pour la circulation. Comme l'eau élevée par les tubes de vaporisation est toujours conduite dans la suite de son circuit, elle ne peut pa,s former dans la partie supérieure des tubes de vaporisation une colonne d'eau qui empêche l'évacuation libre de la va.peur. Par suite de la division de l'eau, contenue dans le générateur de la présente invention, en autant de petites quantités partielles qu'il existe d'éléments de .circuit, il n'existe nulle part dans le générateur de vapeur une quantité d'eau de grande inertie.
Plus la résistance opposée à la circulation est faible dans chacun des éléments de circuit, plus la petite quantité par- tielle d'eau est mobile. C'est pourquoi il ne se produira que de faibles pulsations avec de faibles à-coups en sens contrai- re qui ne nuisent pas à la circulation continue, de sorte qu'on obtient d'une manière certaine un bon refroisissement des surfaces de vaporisation chauffées par les flammes, au moyen de l'eau qui circule.
Par suite des conditions de circulation favorables, la contenance en eau, faible par elle-même, d'un élément de circuit peut dans danger être modifiée dans de larges limites.
Quand la contenance en eau est grande, le phénomène de vapo- risation est analogue à celui d'une chaudière à tubes d'eau à circulation/naturelle. Mais rapportée à la surface de chauffe
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ou à la capacité de valorisation, la. contenance en eau ne re- présente qu'une fraction de celle de chaudières normales à tubes d'eau. Pour une contenance moyenne en fonctionnement normal, on obtient une vaporisation comme dans un générateur de vapeur à circulation et à alimentation en excès. Plus on réduit la contenance en eau, plus le phénomène de vaporisation se rapproche de celui d'un générateur simple à circulation.
Cette variation étendue de la contenance en eau supplémentaire des éléments de circuit donne une sécurité de fonctionnement très grande à un générateur de vapeur tubulaire et en outre une régularité de la production de vapeur même lorsque l'ali- mentation et la combustion sont très poussées ou très ralen- ties.
La forme des éléments de circuit est choisie dans chaque cas de façon à opposer dans les tubes la résistance la plus faible à la circulation. Des changements de direction brusques et de brusques variations de section ont été évités afin de ne pas détruire la force vive du mélange de vapeur et d'eau mis en mouvement.
Les différents éléments de circuit formés par des parties ascendantes et descendantes des tubes peuvent être indépendants les uns des autres de telle sorte que la. circu- lation des petites quantités partielles d'eau différentes s'effectue d'une manière entièrement indépendante dans chaque élément. Cette forme d'exécution de la présente invention offre l'avantage que la circulation n'est pas troublée par les phé- nomènes qui ont leur siège dans les tubes de vaporisation dans lesquels les conditions de circula.tion et de chauffage sont différentes. Il ne se produit donc aucune déviation du circuit d'eau par l'aspiration exercée par d'autres tubes de vapori- sation.
Mais il est également indiqué de brancher sur un tube
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descendant commun des groupes isolés de tubes de vaporisation présentant des conditions similaires de construction et de chauffage.
On peut également monter en série les éléments d'un groupe de tubes de vaporisation et enfin également tous les éléments de la chaudière intervenant dans la circulation, en reliant toujours le tube ascendant de l'un des éléments de cir- cuit au tube descendant de l'élément suivant et le tube descen- dant du dernier élément au tube ascendant du premier. De cette façon, on obtient un circuit fermé à travers les éléments réunis. La circulation dans chacun des éléments n'est alors plus indépendante, il est vrai, de la circulation qui se produit dans les autres éléments.
Cependant, on conserve l'avantage que l'ensemble de la masse en circulation est divisée en cir- cuits isolés et que chaque élément de circuit ne contient qu'une quantité partielle d'eau faible mais variable entre de larges limites, et que nulle part il ne peut s'accumuler dans l'appa- reil une quantité d'eau d'une certaine importance qui s'oppo- serait par son inertie à la circulation.
Dans l'appareil, objet de la présente invention, l'eau ne peut pas suivre un chemin arbitraire comme dans les chaudières à tubes d'eau et à collecteurs, elle circule au con- traire d'une manière automatique et continue soit dans chacun des éléments de circuit isolés, soit dans les groupes de ces éléments, soit encore à travers tout le système des tubes. Il faut dans ce cas que l'eau suive toujours un chemin fixé à l'a- vance lors de la construction ce qui garantit un refroidissement uniforme de tous les tubes.
Dans l'appareil objet de la pré- sente invention, la surface de chauffe peut être fortement char- gée, car les parties des éléments de circuits constituées par des tubes ascendants sont bien refroidies, même dans les dif- férentes conditions de charge et de fonctionnement, par exemple
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en cas de variation de la quantité d'eau qui se trouve dans les éléments de circuit.
Le générateur, objet de la présente invention réunit par conséquent les avantages essentiels des générateurs de va- peur tubulaires à circulation d'eau et des chaudières à tubes d'eau, sans comporter les inconvénients précités de ces catégo- ries de chaudières. Par rapport aux générateurs de va.peur à circulation d'eau, il se distingue principalement par sa moin- dre sensibilité et par une sécurité en service accrue. Il con. vient donc particulièrement pour le chauffage au charbon, et, par suite de son poids plus faible, comme chaudière pour véhi- cules légers, tels que les voitures automotrices et les véhicu- les automobiles, mais il peut également être utilisé avec avan- tage dans les centrales d'énergie comme chaudière de pointe.
Même en cas de charges fortement variables, telles au'elles se produisent par exemple dans les automotrices, on obtient d'une manière certaine un fonctionnement de toute sécurité sans uti- lisation d'organes de réglage compliqués, et on dispose d'une grande latitude pour la quantité d'eau contenue dans la chau- dière la variation de cette quantité d'eau étant limitée d'une part par l'entraînement d'eau indésirable et d'autre part par une surchauffe inadmissible de la vapeur dans les éléments de circuit.
Chacun des éléments ou des groupes d'éléments peut être muni d'un raccord susceptible d'être formé et destiné à l'introduction de l'eau d'alimentation. Si l'on dispose les raccords d'alimentation à l'endroit le plus bas des éléments, on peut également les utiliser pour laisser échapper l'eau, la vapeur ou les boues. Le cas échéant, on peut réunir en une ne conduite commu plusieurs conduites d'évacuation de la vapeur et plusieurs conduites d'alimentation des éléments.
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Si la pompe d'alimentation débite directement dans tous les éléments ou dans certains éléments, il faut que le débit de la pompe puisse être réglé suivant la puissance ou le débit de la chaudière, ce qu'on peut obtenir à la main ou d'une manière automatique.
En raison de la moindre sensibilité du générateur objet de l'invention, l'alimentation peut, selon ce qui a. déjà été dit ci-dessus. être en avance ou en retard dans une certai- ne mesure. Même en cas d'arrêt complet de la pompe d'alimenta- tion, les tubes de vaporisa.tion ne sont pas immédiatement en danger.
Cependant, une autre forme d'exécution de la présen- te invention est possible, elle consiste à insérer un réservoir dans la conduite d'alimentation. Ce réservoir est relié aux éléments de circuit qui communiquent entre eux par les tubes d'alimentation qui débouchent dans les tubes descendants, L'a- limentation s'effectue à travers ce réservoir et chaque élément prend dans celui-ci l'eau d'alimentation suivant ses besoins.
Par conséquent, le volume d'eau contenu dans les tubes variera moins vite en cas de variation de l'alimentation ou de la. char- ge. La contenance de la chaudière est ainsi augmentée sans qu'une influence perturbatrice soit exercée sur le système circulatoire. On utilise avec avantage un tel réservoir,, sur lequel on peut fixer un niveau d'eau, dans les grandes chau- dières comportant plusieurs systèmes circulatoires branchés en parallèle. Le niveau de l'eau dans le réservoir peut être soumis à des variations plus fortes, sans danger pour le re- froidissement des différents éléments.
Par oonséquent, avec la chaudière munie de ce dispo- sitif, on peut recueillir brusquement d'une manière connue de plus grandes quantités de vapeur sans qu'il soit nécessaire
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d'y adapter immédiatement la. combustion et l'alimentation, puis-
J que les parties supérieures et chauffées des tubes de vaporisa- tion sont encore bien refroidies'lorsque les éléments de circuit' contiennent moins d'eau. D'autre part, dans les chaudières à réservoir, il est possible de ne'procéder à l'alimentation que de temps en temps. Le réservoir peut être également constitué par un élément de chaudière chauffé.
Dans les générateurs de vapeur, selon la présente invention, mais dépourvus de réservoir, on règle de préférence l'alimentation à l'aide de deux dispositifs de mesure de la température. Quand la quantité d'eau contenue dans la chau- dière devient trop faible, la température de la vapeur qui sort des éléments de circuit s'élève. Si on introduit trop d'eau, la température de surchauffe à l'extrémité de sortie du sur- chauffeur baisse. Les deux phénomènes peuvent être utilisés comme impulsions pour le réglage de la combustion et de l'ali- mentation.
Pour une chaudière tubulaire selon l'invention, la séparation de la vapeur d'avec le mélange de vapeur et de li- quide est d'importance capitale. En conséquence, la présente invention comprend également des dispositifs séparateurs avan- tageux, qui conviennent non seulement pour cette application particulière, mais d'une manière générale pour séparer un gaz ou une vapeur d'avec un mélange de gaz ou de vapeur et d'un liquide circulant dans un tube.
La séparation de la vapeur d'avec le mélange de va- peur et de liquide produit dans des tubes de vaporisation s'ef- fectue ordinairement jusqu'à présent dans un collecteur de va- peur et de liquide, dans lequel les tubes de vaporisation dé- bouchent par leurs extrémités supérieures. Si l'embouchure des tubes de vaporisation se trouve en-dessous du niveau du liquide,
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la vapeur est obligée de passer au travers de la couche de liquide qui la surmonte.
Elle entraxe par conséquent une certaine quantité de liquide. Diais même lorsque les tubes de vaporisation débouchent dans la chambre de vapeur du col- lecteur, la vapeur contient encore une grande quantité de li- quide, parce que, dans le mélange refoulé, la vapeur et le li- quide tourbillonnent et que la séparation des bulles de vapeur et des particules de liquide doit se faire brusquement. Pour obtenir de la vapeur sèche, on a monté pour cette raison des séparateurs ou sécheurs spéciaux de vapeur qui provoquent une séparation de la. vapeur d'avec le liquide par un effet de choc, par la force centrifuge ou par un changement brusque de direction. Dans tous ces cas, on a l'inconvénient que l'éner- gie cinétique que le mélange de vapeur et de liquide possède à l'extrémité supérieure du tube de vaporisation est détruite.
Ceci constitue un inconvénient lorsque le liquide plus ou moins débarrassé de la vapeur continue de circuler par exemple lors- qu'il est dirigé à travers des tubes descendants vers des tubes de vaporisation, parce que cette circulation est interrompue et que le volume de liquide doit être accéléré à nouveau.
Par différence avec cette disposition la présente invention consiste en ce que sur une longueur suffisamment gran- de du circuit contenant le mélange sont prévus des circuits d'évacuation allant vers un tube ou un réservoir branché sur le tube contenant le mélange, de telle sorte que, sur cette longueur, le gaz ou la vapeur peut se séparer librement du liquide qui continue de circuler dans le tube à mélange, tan- dis que le gaz ou la'vapeur s'écoule vers le tube ou le ré- servoir. Dans le circuit du mélange n'a donc été inséré aucun réservoir de séparation, et le tube parcouru par le mélange ne passe non plus au travers d'un réservoir.
Par différence
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avec les phénomènes qui se produisent dansjles tambours sépa- rateurs de vapeur et dans les sécheurs dé-vapeurs connus, la séparation de la vapeur et de l'eau n'est pas obtenue par l'ax- rêt et par l'interruption de la circulation du liquide, avec utilisetion le cas échéant d'un effet de choc ou d'un change- ment brusque de direction, il existe au contraire un circuit d'une longueur suffisante pour la. séparation de la vapeur d'avec le liquide et par conséquent un intervalle de temps suffisant pour que la vapeur puisse librement sortir du liquide qui con- tinue de circuler sans entrave.
La séparation du gaz ou de la vapeur d'avec le mélan- ge qui circule s'effectue de préférence à la sortie d'un tube ascendant, dans une section de tube qui est soit horizontale, soit faiblement ascendante ou descendante. Dans cette section, on branche par exemple sur le tube du mélange un tube d'évacua- tion dans lequel débouchent des trous ou des fentes prévus dans la paroi supérieure du tube du mélange. Au lieu de faire débou- cher dans un tube d'évacuation les trous prévus dans la paroi supérieure du tube de mélange, on peut également les faire dé- boucher dans un réservoir raccordé.
Selon la présente invention, on peut séparer d'un mélange circulant dans un tube courbé un gaz ou une vapeur du côté intérieur du tube courbé, parce que le liquide se porte par suite de la force centrifuge vers la moitié extérieure du tube courbé. Il est déjà connu d'évacuer par le côté intérieur d'un coude la vapeur contenue dans un mélange de vapeur et de liquide qui passe dans un tube courbé. A cet effet, on a in- troduit dans le tube courbé, par le côté extérieur du coude, une tubulure qui est munie d'un petit orifice d'entrée pour la vapeur près de la paroi intérieure du coude et du côté qui n'est pas tourné vers le courant. De cette façon, on ne peut
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pas obtenir une séparation appréciable de la vapeur d'avec le liquide qui circule.
Pa,r différence avec cette disposi- tion, on obtient une séparation aussi complète que pos- sible de la vapeur en branchant selon la présente invention le lng du coté intérieur du tube coudé et par son côté long un tube d'évacuation dans lequel débouchent sur une longueur suffisante des orifices prévus sur la paroi in- térieure du coude.
Une autre forme d'exécution de la présente inven- tion consiste en ce que le tube dans lequel circule le mélange bifurque à partir d'une section élargie dans laquelle le gaz ou la vapeur se sépare du liquide de telle sorte que le gaz ou la vapeur soit dirigé dans l'une des branohes et le liquide dans l'autre branche du tube bifurqué.
La description qui va suivre en regard des dessins annés donnés à titre d'exemple, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée.
La figure I est une représentation simplifiée d'un élément de circuit.
La figure 2 représente, à plus grande échelle et à titre d'exemple d'exécution, la coupe de la partie supé- rieure de l'élément de circuit avec le dispositif d'évacua- tion de la vapeur.
La figure 3 représente schématiquement une forme d'exécution d'un groupe d'éléments de circuits disposés en série et formant un serpentin à axe horizontal,
La figure 4.montre une forme d'exécution des éléments de circuit alimentés à partir d'un réservoir.
La figure 5- est une coupe verticale d'une forme de réalisation du générateur de vapeur objet de l'invention.
La figure 6 est une vue en plan partielle corres.. pondante.
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Les figures 7,8 et 9 représentent respectivement en coupe verticale trois autres formes d'exécution du généra-. teur de vapeur objet de l'invention
La figure 10 est une coupe verticale d'une forme de réalisation différente.
La figure 11 est une vue en plan partielle corres- pondante.
Les figures 12 à 17 représentent différentes formes d'exécution du dispositif séparateur selon la présente in- vention, vu en partie en élévation et partie en coupe lon- gitudinale.
La figure 18 est une coupe transversale suivant 18-18 de la figure 17.
Dans les éléments de circuit représentés sur les figures 1 à 4 le tube ascendant chauffé par les flammes est désigné par 1 et le tube descendant non chauffé ou fai- blement chauffé par 2. Dans la partie supérieure de l'élément de circuit, la. jonction du tube ascendant et du tube descen- dant est exécutée par un coude à grand rayon et à la partie inférieure par des coudes à plus faible rayon, mais partout sans changement brusques de direction, de telle sorte qu'il se forme un élément de circuit qui suit un chemin fermé dépourvu d'éléments perturbateurs. L'eau est introduite dans le tube descendant 2 par une conduite 3 et dans le sens de circula- tion qui règne dans le tube.
La vapeur produite dans la partie ascendante du tube est évacuée à l'extrémité supérieure de l'élément de circuit, c'est-à-dire à l'endroit du passage du tube ascendant au tube descendant. A cet effet, il a été prévu dans la partie de tube de jonction 4 des trous ou des fentes 5 qui débouchent dans un tube d'évacuation 6 monté sur la pièce 4. De cette façon, on dispose pour la séparation de la vapeur d'avec le mélange circulant de vapeur et d'eau d'un chemin d'une longueur telle qu'il est possible
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de séparer la vapeur d'avec le mélange circulant de vapeur et d'eau, sans réduire sensiblement la vitesse de l'eau contenue dans le mélange.
Entre le tube 6 et le tube des- cendant 2 est encore prévu un tube de jonction 7 par lequel l'eau de condensation éventuelle ou l'eau entraînée par la vapeur peut s'écouler dans le tube descendant.
Quand la transmission de chaleur par unité de sur- face est très élevée sur les surfaces de chauffe, il peut arriver que l'eau circulante entratne encore une partie de la vapeur dans une partie du tube 4 située au-delà de l'en- droit où se fait la séparation. Pour que cette vapeur entrai- née puisse revenir vers l'endroit de la séparation sans rédui- re la vitesse de l'eau qui continue de circuler, la partie de tube de l'élément de circuit située après l'emplacement de la séparation est avantageusement munie, d'un plus grand diamètre intérieur dans les chaudières de ce genre à forte transmission de chaleur.
Dans l'exemple d'exécution de la figure 3, trois éléments de circuit constitués chacun pa.r un tube ascendant et un tube descendant ont été réunis en un groupe fermé sur lui-même. Le premier tube ascendant est relié au tube descendant 2 suivant, ce dernier au second tube ascendant, ce dernier au tube descendant suivant, ce dernier au troisiè- me tube ascendant et ce dernier au troisième tube descendant qui revient au-premier tube ascendant. L'alimentation est assurée par la conduite 3 qui débouche uniquement dans le premier tube descendant 2 qui débouche lui-même dans le premier tube ascendant 1. Par contre, la vapeur est recueil.. lie à la partie supérieure de chacun des éléments de circuit, composés d'un tube ascendant et d'un tube descendant, par un tube d'évacuation 6.
Mais on peut aussi alimenter chacun des tubes descendants d'un groupe,
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La figure 4 représente des éléments de circuit avec un réservoir 8 inséré dans la conduite d'alimentation.
Le niveau de l'eau dans ce réservoir est situé plus bas que le point où l'on recueille la vapeur et plus bas également que les points chauffés les plus élevés des tubes ascendants 1 des éléments de circuit. De la partie inférieure du réservoir, des conduits d'alimentation 9 vont aux tubes descendants 2 des éléments de circuit dont les tubes 6 d'évacuation de la vapeur débouchent dans la partie supérieure du réservoir.
L'eau d'alimentation du réservoir 8 qui s'écoule sur un réchauffeur à ruissellement 10 est réchauffé par la vapeur.
12 désigne la conduite d'alimentation et 13 la conduite de vapeur allant au point de consommation. Naturellement, il n'est pas nécessaire de ramener jusqu'au réservoir tous les tubes d'évacuation de la vapeur des éléments de circuit. Il faut seulement qu'il puisse se produire un échange de pression entre le réservoir et les éléments de circuit. A cet effet, il suffit également d'un tube de jonction entre la conduite de vapeur des éléments de circuit et la partie supérieure du réservoir.
Dans les figures 5 et 6, les tubes ascendants des éléments de circuit sont disposés tout près les uns des autres et constituent l'enveloppe de la chambre de combustion 15. Les éléments de circuit sont branchés en série d'une manière continue, comme il a été décrit ci-dessus au sujet de la figure 3 pour un groupe composé de trois éléments.
Ces éléments constituent un serpentin an cercle fermé sur lui-même. L'alimentation est assurée dans un tube descen- dant sur trois et dans le sens de circulation qui règne dans ce tube. L'eau d'alimentation est introduite dans un anneau 1@ d'où des tubes d'alimentation 17 conduisent vers
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les tubes descendants 2 correspondants. La vapeur produite dans les tubes ascendants est extraite dans la partie supé" rieure de chaque élément de circuit et dirigée par des tubes d'évacuation 18 vers un anneau collecteur 19. De l'anneau 19, la vapeur passe par une conduite 20 dans un surchauffeur 21 qui est disposé dans un carneau 22 qui fait suite à la chambre de combustion.
Dans le carneau 22, et au-dessus du surchauffeur 21, se trouve un réchauffeur 23 pour l'eau d'alimentation qu'une conduite 24 relie à l'anneau 16.
Sur la figure 7, le réchauffeur d'eau d'alimentation est désigné par 25. Il est constitué sous la forme d'un réchauffeur à vaporisation. Les tubes qui évacuent le mélange de vapeur et d'eau du réchauffeur 25 sont désignés par 26. Dans ces tubes, la vapeur est séparée de l'eau et elle est évacuée par les tubes 27 vers les tubes a.scen- dants 1 des éléments de circuit. Après la dérivation, les tubes 28 qui font suite au tube 26 contiennent de l'eau débarrassée de la vapeur et qui est dirigée vers la partie descendante 29 de l'élément de circuit dans le sens de circulation qui y règne. Les éléments de circuit peuvent être disposés par exemple en un cercle, comme sur les figures 5 et 6, ou encore sur les deux côtés d'une chambre de combustion rectangulaire.
Dans chaque élément de circuit, la vapeur qui y a été produite est évacuée vers un collec- teur de vapeur 30.
Le mélange de vapeur' et d'eau qui sort du ré- chauffeur à vaporisation pourrait aussi être introduit sans séparation préalable de la vapeur dans les tubes ascendants des éléments de circuit. On obtiendrait par ce moyen également déjà une amélioration de la circulation.
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Mais on peut aussi constituer une pairie du système de va- porisation, par exemple, un groupe d'éléments séparé des autres groupes, de façon que dans cette partie on puisse maintenir une pression plus élevée que dans les autres par- ties. La vapeur à pression plue-'élevée produite de cette façon est dirigée vers le tubé ascendant de certains ou de tous les éléments de circuit afin de'renforcer la cir- cul ati on.
Sur la figure 8, l'enveloppe qui entoure la chambre de combustion est formée par un serpentin enroulé à la façon d'une vis à six filets, Les différents serpen- tins de cette enveloppe sont désignés par 31 à 36. Chacun de ces six serpentins est réuni selon la présente invention à un tube descendant non chauffé, pour constituer un élément de circuit, par exemple le serpentin 31 est réuni au tube descendant 37. La spire la plus haute du serpentin passe donc sans changement brusque de direction dans le tube des. cendant 37 et celui-ci est recourbé à son extrémité infé- rieure de façon à passer aans changement brusque de direction dans l'extrémité inférieure d'entrée du serpentin 31, De cette façon, chaque serpentin constitue le tube ascen. dant d'un élément de circuit.
La vapeur produite dans ce tube ascendant est évacuée à l'extrémité supérieure de l'élément de circuit, c'est-à-dire à l'endroit où se pro- duit la jonction entre le tube ascendant et le tube descendant.
38 désigne le tube d'évacuation de la vapeur de l'élément de circuit dont fait partie le tube ascendant 31. Sur les tubes d'évacuation de la vapeur des six éléments de circuit se raccordent des tubes dans lesquels se produit la surchauf. fe de la vapeur. Le tube de surchauffe qui se raccordesur le tube 38 est désigné par 39. Le surchauffeur 40 formé par les spires de ces tubes est disposé, dans l'exemple d'exécu-
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tion représenté, dans un carneau 41 qui fait suite à la chambre de combustion. La vapeur extraite des éléments de circuit du système générateur de vapeur s'écoule dono directement vers le réchauffeur,
Sur les figures 9 et 10, des éléments de circuit exposés à un chauffage d'une intensité différente -suivant les éléments ont été branchés en série.
Sur la figure 9 on a utilisé pour tous les tubes ascendants des serpentins qui sont de nouveau enroulés en forme de vis à six filets, Les serpentins 44 les plus fortement chauffés forment l'enveloppe de la chambre de combustion 43, En arrière des éléments de circuit de ces tubes ascendants les plus forte- ment chauffés ont encore été montés deux éléments de circuit dont les tubes ascendants 45 et 46 sont à une certaine distance des tubes 44 et concentriques à ces derniers.
Les tubes 44 des premiers éléments de circuit sont reliés des tubes descendants 47 qui conduisent à des tubes ascen - dants 45 des seconds éléments de circuit, Ces derniers sont reliés à des tubes descendants 48 reliée à des tubes ascendants 46 des éléments de circuit de troisième rang et ces derniers sont reliés à des tubes descendants 49 qui .reviennent aux tubes ascendants 44 des premiers éléments de circuit, Pour plus de clarté, les tubes descendants 47, 48 et 49 n'ont été représentés que par de simples lignes, quoiqu'il faille également prévoir six tubes descendants selon les six tubes ascendants,
Toutefois il' est possible de réaliser une forme d'exécution dans laquelle il existe pour chacun des groupes de tubes ascendants''un tube descendant commun dans lequel les six tubes ascendants débouchent à la partie supérieure et qui est de nouveau divisé à sa partie inférieure en six
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ubes de jonction. Dans cette dernière forme d'exécution, la quantité d'eau qui passe de chacun des tubes ascendants dans le tube'descendait est de nouveau distribuée par le tube descendant entre tous les tubes-ascendants, de telle sorte qu'il se produit un certain équilibrage entre les conditions de circulation des différents tubes ascendants.
La vapeur produite dans les différents éléments de circuit est évacuée à la partie supérieure de chaque élément comme l'indiquent les flèches 50,15 et 52. L'alimentation ne se fait que dans les éléments les plus fortement chauffés et de préférence dans les tubes descendants 49 qui retournent vers les tubes ascendants 44, ce qui produit le refroidisse- ment efficace des tubes les plus fortement chauffés, exposé au début de cette description. Cette alimentation des éléments est indiquée en 53. Les gaz de chauffage passent à l'extrémité supérieure de la chambre de combustion 43 en-dessous d'un pla- fond 54 puis dans un carneau 55 et de ce dernier, et à son ex- trémité inférieure, dans un carneau 56 qui est en communica- tion à son extrémité supérieure avec un carneau d'évacuation des fumées 57.
On voit que les tubes ascendants 44 des premiers élé- ments qui forment l'enveloppe de la chambre de combustion sont les plus fortement chauffés, et que les tubes ascendants 45 des seconds éléments qui forment une enveloppe séparant les carneaux 55 et 56 sont plus faiblement chauffés, et enfin que les tubes ascendante 46 situés à l'extérieur et appartenant aux éléments de troisième rang sont chauffés encore moins re- lativement par les gaz de la combustion déjà refroidis.
Si les serpentins disposés concentriquement et formant les tubes ascendants des éléments sont enroulés avec des spires en nombres égaux, dans les serpentins qui se suivent la. pente diminue de'l'intérieur vers l'extérieur en fonction du diamètre croissant, et la. longueur d'une spire augmente. Par conséquent, dans les serpentins exté-
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rieurs, la résistance à la circulation est plus grande.
Afin de combattre cet effet et d'obtenir une résistance sensiblement égale dans les serpentins concentriques, on peut donner aux serpentins de plus grand diamètre un plus grand nombre de spires, c'est-à-dire monter après le ser- pentin à six filets par exemple trois serpentins à 8 filets et après ce dernier un serpentin à dix filets. En conséquen- ce, le tube decendant qui relie l'un des serpentins au suivant, doit être divisé son. extrémité inférieure en autant de tubes de raccordement que le serpentin suivant comporte de filets.
Dans l'exemple d'exécution des figures 10 et II, il a de nouveau été prévu trois groupes de tubes ascendants chauffés d'une manière inégale, qui sont réunis par leurs tubes descendants pour constituer des éléments de circuit.
Les tubes ascendants sont disposés de telle sorte autour d'une chambre de combustion 60 que les gaz de chauffage qui vont de bas en haut dans la chambre de combustion passent au travers des rangées de tubes formées par les tubes ascen- dants. Les tubes ascendants 61 les plus voisins de l'axe de la chambre de combustion sont le plus fortement chauffés, les tubes ascendants 62 qui sont un peu en retrait sont chauffés moins fortement et les tubes ascendants 63 les plus reculés sont chauffés le moins fortement. Les tubes descen- dants correspondant reliés à leur extrémité inférieure aux tubes ascendants 61, 62 et 63 sont désignés par 64, 65, 66.
Tous les tubes ascendants et descendants sont bran- chés en série de la manière représentée sur la figure 11, de telle sorte qu'ils forment un serpentin continu. L'ali- mentation s'effectu dans les tubes descendants 64 qui vont aux tubes ascendants 61 les plus fortement chauffés, de
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sorte que ceux-ci reçoivent la quantité d'eau la plus grande, conformément à la description précédente. Dans chacun des éléments de circuit formés par un tube ascendant et un tube descendant, la vapeur est extraite du circuit d'eau à la partie supérieure de l'élément et est évacuée. Un tel tube d'évacuation de la vapeur est désigné par 67 sur la figure 10 et la conduite d'alimentation branohée sur le tube descend dant 64 par 68.
Les éléments de circuit 61, 64 sont un peu plus hauts que les éléments 62, 65 et ces derniers sont à leur tour un peu plus haut que les éléments 63, 66, Le sommet du circuit est donc situé plus haut dans l'élément plus forte- ment chauffé que dans l'élément suivant qui est moins forte- ment chauffé, et dans lequel il faut soulever d'une hauteur un peu moindre le mélange de vapeur et d'eau. On tient compte par ce moyen de ce que la forue ascensionnelle est maximum dans les tubes ascendants les plus fortement chauffés.
Une forme d'exécution du dispositif pour la sépa- ration de la vapeur d'avec le mélange de vapeur et de liquide qui se forme dans les tubes ascendants de l'appareil de la présente invention a été décrite ci-dessus à l'aide de la figure 2. Dans la forme d'exécution de la figure 12, l'é- lément de tube 69 dans lequel se produit la séparation de la vapeur ou du gaz d'avec le mélange qui circule est horizontal.
Pour favoriser la séparation du gaz ou de la vapeur, la sec- tion de l'élément du tube 69 est augmentée par rapport à la section du tube 70 et à celle du tube 72. Par le tube 70 arrive le mélange , par exemple l'huile chauffée qui contient des constituants volatils:', par le tube 72 l'huile débarras- sée des constituants volatils- continue son circuit en allant vers un réchauffeur consécutif dans lequel on sépare les constituants bouillantsmoins facilement. Les constituants
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volatiles évacués sur la longueur a- dans la section de tube 69 passent par des orifices 73 de la paroi supérieure du tube dans un tube d'évacuation 74.
Les différents orifices, à travers lesquels la vapeur séparée du liquide qui circule passent du tube à mélange dans le tube d'évacuation, peuvent aussi être rempla- cés par une fente continue dans la paroi supérieure du tube du mélange. Dans certaines circonstances, on élargit la section d'une portion du tube du mélange de façon que la vapeur puisse se séparer librement sur une longueur suffi- sante d'avec le liquide qui circule. Un exemple d'exécution de ce genre est représenté sur la figure 13. L'élément tube dont la section est plus grande que la section du tube d'ar- rivée 70 et du tube 72 recevant le liquide est désigné par 71.
Sur la longueur a, la vapeur peut se séparer librement d'avec le mélange qui circule, en gagnant la chambre ou l'espace qui se trouve à la partie supérieure de la section 71 du tube et peut s'écouler de cet espace vers le tube d'évacu- ation 75.
Sur la figure 14, la séparation du gaz ou de la vapeur d'avec le mélange s'effectue sur la longueur a d'un élément de tube 77 qui se raccorde sur le tube d'alimenta- tion 76 et dont la section augmente progressivement. A l'extrémité du trajet de séparation, le tube 77 se sépare en un tube 78 et en un tube 79. Le liquide pénètre sans changement de direction nuisible dans le tube 78 et, par le tube 79, on évacue les constituants volatils séparés.
Dans la forme d'exécution de la figure 15, la sépa- ration du gaz ou de la vapeur d'avec le mélange s'effectue également sur le trajet a d'un élément de tube 77' à section élargie et raccordé sur le tube d'alimentation 76. L'élément
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77' passe à l'extrémité du trajat de séparation dans le tube 78 dans lequel l'eau contint son mouvement de circula- tion sans changement de direction nuisible. Les constituants volatile- séparés dans la portion de tube 77' sont évacués par le tube 79' qui est dérivé dans le sens rétrograde sur l'élément 77'.
Tandis que, dans les exemples d'exécution décrits, on a supposé que les constituants volatils sortent librement vers le haut en sortant du mélange qui circule, et que le liquide continue de circuler dans la partie inférieure du tube, la figure 16 représente un exemple d'exécution de l'ob- jet de le. présente invention dans lequel la séparation des constituants volatils d'avec le mélange qui circule dans un tube cintré s'effectue vers le coté intérieur du tube courbe.
Le tube courbé suivant un cercle, par exemple la spire du tube d'un générateur de vapeur à serpentin est désigné par 80.
Sous l'action de la force centrifuge, le-liquide est refoulé vers l'extérieur du tube, tandis que la vapeur s'accumule du côté intérieur du tube. La séparation s'effectue sur une longueur a. En cet endroit, on a branché dans le sens longitudinal sur le tube 80 un tube d'évacuation 81 dans lequel débouchent des trous 82 prévus sur la paroi intérieure du tube courbé 80,
Les figures 17 et 18 montrent un exemple d'exécution dans lequel la vapeur est séparée d'avec le liquide qui passe dans un tube en étant dirigée vers un réservoir raccordé par son côté long. Dans l'exemple d'exécution représenté sur le dessin, deux tubes à mélange sont reliés à un réservoir commun 83. Les endroits où se produit la séparation sont exécutés de la même façon, de sorte qu'il suffit de décrire l'un d'eux.
Le tube ascendant 84 se prolonge à son
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