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M E M O I R E DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET' D'INVENTION "Générateur de vapeur à rayonnement ".
L'invention faisant l'objet du présent brevet a trait aux générateurs de vapeur, et, plus particulièrement, aux générateurs à rayonnement direct dans lesquels le foyer est entièrement ou partiellement délimité par des faisceaux de tubes vaporisateurs formant les parois verticales, le fond et le plafond de la chambre de combustion, les dits générateurs pouvant être chauffés au moyen d'un combustible quelconque, et de façon quelconque . ,
La dite invention consiste en un générateur à rayonnement d'une construction perfectionnée assurant, par rapport aux modèles actuellement connus, une circulation plus rationnelle, plus uniforme et de sens rigoureusement déterminé à toutes les allures de chauffe ; une tendance moindre à l'entraînement d'eau par la
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vapeur ;
et un faible prix de revient et d'installation.
En général, les générateurs de vapeur à rayonnement direct des types actuellement courants sont assez peu sujets aux troubles circulatoires, et les ralentissements ou renversements de la circulation aux régimes très variables y sonbpeu fréquents, Tou- tefois, ils donnent souvent lieu à des difficultés considérables du fait de leur susceptibilité aux entraînements d'eau par la vapeur .
Le plus souvent, une des causes prépondérantes de ce défaut réside dans le manque de symétrie dans les divers circuits paral- lèles constituant l'ensemble des faisceaux vaporisateurs de la chaudière, ce qui provoque dans les collecteurs de dégagement de vapeur des courants souvent considérables partant du centre vers les extrémités. De ce fait, l'émulsion d'eau et de vapeur débou- chant d'un tube vaporisateur dans son.collecteur supérieur se heurte à un courant transversal rapide, qui l'entraîne vers la sortie du collecteur avant que l'eau ait eu¯le temps de se sépa- rer de la vapeur et de revenir par les tubes de retour au oolleo- teur d'alimentation.
Il en résulte un ralentissement de la cir- culation d'eau dans les tubes de retour, et de vapeur dans les tubes de dégagement, par suite de l'encombrement de ces derniers par l'eau qui reste mélangée avec la vapeur .
Ce défaut est d'autant plus accentué que l'on s'éloigne du centre des collecteurs de dégagement pour se rapprocher des ex- trémités. Cet effet nuisible se complique d'une répercussion plus at grave sur la circulation'dans les tubes vaporis eurs eux-mêmes.
En effet, le courant d'eau qui circule longitudinalement dans le collecteur de dégagement exerce sur l'émulsion d'eau et vapeur débouchant d'un tube vaporisateur l'effet d'une résistance à la sortie du tube, résistance d'autant plus grande que la vitesse du dit courant est plus élevée. De ce fait, la résistance que doit vaincre l'émuision est beaucoup plus grande dans les tubes débou-
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chant près des extrémités des collecteurs que dans ceux du centre.
Il en résulte un déséquilibre notable entre les taux de vaporisa- tion des tubes voisins du centre de chaque collecteur,d'une part, et des extrémités de ce dernier, d'autre part.
Ces différents facteurs s'ajoutent pour reporter au ballon principal la presque totalité du travail de séparation de l'eau et de la vapeur, à tel point que la qualité de cette séparation en est sérieusement réduite, surtout aux moments de brusques variations d'allure .
Pour corriger ces défauts, conformément à la présente inven- tion, les améliorations suivantes sont proposées
1 On prévoit un ballon principal d'eau et de vapeur unique- de la vapeur ment destiné a recevoir dans sa zonee vapeur/presque sèche du collecteur de dégagement, et à renvoyer de sa zone d'eau au col- lecteur d'alimentation de l'eau pure pour alimenter les faisceaux de la chaudière .
Il est à souligner qu'aucun tube vaporisateur n'aboutit directement dans le dit ballon d'eau et vapeur, et que les tubes de dégagement amenant la vapeur du collecteur de dégagement dé- bouchant uniquement dans sa zone de vapeur. Le volume d'eau con- tenu dans ce ballon est donc en repos presque parfait, ce qui favorise grandement le retour de l'eau pure au collecteur d'ali- mentation .
2 Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, les tubes de dégagement de vapeur reliant le collecteur de dégagement à la zone de vapeur du ballon principal, ' les tubes de dégagement reliant les parois aquatubulaires latérales au collecteur de dégagement, et les tubes de retour reliant le dit collecteur de dégagement au collecteur d'alimentation, sont tous répartis sensiblement uniformément sur toute la longueur du collecteur de dégagement. On élimine ainsi à peu près complètement toute ten- dance à la formation de courants longitudinaux dans le collecteur
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de dégagement. Cette disposition facilite la séparation de la vapeur et de l'eau dans le dit collecteur, le retour rapide de l'eau au collecteur d'alimentation et la délivrance de vapeur presque sèche au ballon d'eau et vapeur .
Facultativement, l'alimentation de la chaudière en eau peut se faire dans le ballon principal d'eau et vapeur..L'eau passe ensuite par les tubes d'alimentation au collecteur d'alimentation .
Les caractéristiques et avantages particuliers de l'invention ressortiront clairement de l'examen des figures annexées au brevet, dans lesquelles : figure 1 représente une coupe de la chaudière, avec départ vertical des fumées ; figure 2 une coupe horizontale de la chaudière, suivant la ligne II; figure 3 une coupe de la chaudière avec départ latéral des fumées; figure 4 une vue latérale de la chaudière .
Le générateur de vapeur se compose du collecteur inférieur d'alimentation 1 et du collecteur supérieur de dégagement 2, les dits collecteurs étant réunis par les faisceaux 3, 4 et 5, de façon à envelopper entièrement de tous cotés la chambre de combustion 6 .
Dans les exemples représentés, le combustible, qui peut être facultativement, et à titre d'exemple, du charbon pulvérisé, ou un combustible liquide ou gazeux, ou tout autre combustible approprié', est injecté par les brûleurs 7 disposés au bas et dans les angles de la chambre, les dits brûleurs étant orientés de façon à imprimer à la flamme un mouvement hélicol- dal ascendant. Toutefois, les brûleurs peuvent être disposés de toute autre façon, par exemple, dans une ou plusieurs parois de la chambre, ou verticalement de haut en bas, de façon à
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produire une flamme en U, suivant la manière connue, sans pour cela altérer le fonctionnement de la chaudière ou sortir du cadre du présent brevet .
En ce qui concerne la disposition des faisceaux tubulaires, le faisceau 3 constitue la paroi. arrière et le plafond de la ohambre, le faisceau 4 la parai avant et le fond, et les faisceaux 5 les parois latérales . Ces derniers sont reliés par une nappe supérieure de tubes coudés 8, avec ou sans interposition des collecteurs de raccordement 9, au collecteur de dégagement 2, et par une nappe inférieure identique de tubes coudés 8, avec ou sans l'interposition des collecteurs de raccordement 10, au collecteur d'alimentation 1. Les tubes 8 des nappes supérieures. et inférieures sont uniformément répartis respectivement sur la longueur des collecteurs 1 et 2 .
Facultativement, les collecteurs 9 et 10, qui font uniquement fonction de bottes de raccordement, peuvent être complètement ou partiellement supprimés, sans sortir du cadre du brevet.
Les collecteurs 2 de dégagement et 1 d'alimentation sont, en outre, reliés entre eux par une nappe de tubes de retour 11 qui est protégée du rayonnement de la flamme, soit par les tubes vaporisateurs 4, soit par des chicanes appropriées 12. L'eau entrainée par la vapeur dans les tubes vaporisateurs est ramenée par les tubes de retour 11 dans le collecteur d'alimentation 2, pour être reoiroulée dans les faisceaux vaporisateurs .
Le collecteur d'alimentation reçoit,en outre,l'eau d'alimentation' directement du ballon principal 13 d'eau et vapeur par une nappe de tubes d'alimentation 14, qui peut être protégée contre le rayonnement de la flamme, soit par les tubes vaporisateurs 3, soit par un ohioanage approprié 15. Le ballon principal 13 d'eau et vapeur reçoit,dans sa zone de vapeur, la vapeur séparée dans le collecteur de dégagement 2 au moyen d'une nappe de tubes de dégagement 16. Le dit ballon principal sert donc simultanément
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de collecteur et d'ultime séparateur de vapeur, et de réservoir d'eau d'alimentation.
Dans le cas d'une chaudière à évacuation latérale des fumées, les tubes 16 sont avantageusement utilisés pour protéger le plafond du oasing de la chaudière .
. Facultativement, le ballon principal 13 peut être utilisé directement comme collecteur de raccordement pour les faisceaux tubulaires du surohauffeur 18,d'une part, et de l'économiseur ou réchauffeur d'eau 19, d'autre part, les dits faisceaux aboutissant respectivement aux collecteurs d'eau froide 20 et de vapeur surchauffée 21.
Pour la suspension de la chaudière, il est préférable de suspendre le ballon principal 13, le collecteur de dégagement 2 et, facultativement, les collecteurs latéraux de jonction 9, à l'armature 17 de la chaudière, tandis que le collecteur d'alimentation 1 est suspendu directement au ballon principal 13 par la nappe de tubes d'alimentation 14. De cette façon, les tubes vaporisateurs sont déchargés du. poids du collecteur d'alimentation 1, et sont soumis uniquement aux contraintes provoquées par la dilatation. Ces contraintes peuvent s'exercer librement, car tous les tubes vaporisateurs se dilatent uniformément, et tous sont largement coudés .
On voit par ce qui précède que le générateur faisant l'objet de la présente invention est essentiellement caractérisé par les particularités suivantes, qui peuvent être adoptées isolément ou concurremment, en combinaison en nombres quelconques ;
1 Tous les faisceaux vaporisateurs délimitant le foyer dégagent la vapeur qu'ils produisent dans un seul collecteur supérieur, dit collecteur de dégagement.
2 Ces mêmes faisceaux vaporisateurs sont tous alimentés par un même collecteur inférieur, dit collecteur d'alimentation.
3 Les collecteurs de dégagement et d'alimentation sont
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placés parallèlement et à chaque extrémité d'une diagonale de la chambre de combustion.
4 Les dits collecteurs sont réunis par une nappe de tubes de retour convenablement protégée contre la chaleur du foyer, les dits tubes étant destinés à ramener au collecteur d'alimen- tation l'eau non vaporisée, après en avoir séparé la vapeur dans le collecteur de dégagement.
5 Le générateur comporte un seul corps cylindrique prinoipal, dit ballon d'eau et vapeur, dont la zone de vapeur reçoit une nappe de tubes de dégagement provenant du collecteur de dégagement de vapeur, et dont la zone d'eau est reliée par une nappe de tubes d'alimentation au collecteur d'alimentation.
6 'Facultativement, toutes ces nappes de tubes aboutissent aux collecteurs de dégagement et d'alimentation, ainsi qu'au ballon d'eau et vapeur, ou l'une quelconque des dites nappes, sont préférablement uniformément réparties sur toute la longueur des dits collecteurs et ballon, afin d'éviter la formation de courants longitudinaux d'eau ou de vapeur, qui pourraient entraver ou altérer la circulation normale de la chaudière à différentes allures, ainsi que la séparation de l'eau et de la vapeur dans le collecteur de dégagement .
7 Facultativement, les points de jonction des tubes des dégagements des parois aquatubulaires latérales avec le collecteur de dégagement peuvent être uniformément répartis sur toute la longueur.
8 Facultativement, le générateur en question peut être chauffé au charbon pulvérisé, ou au moyen de tout autre combustible de façon quelconque .
9 Facultativement, il peut être chaufféau charbon pulvérisé, avec injection du combustible et du comburant aux quatre coins de la chambre .
10 Facultativement le ballon principal d'eau et vapeur
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peut servir directement comme collecteur pour les tubes du sur- ahauffeur et de l'économiseur.
11 Facultativement, le ballon principal d'eau et vapeur, les collecteurs de dégagement et les collecteurs supérieurs des parois latérales peuvent être suspendus à la charpente de la chaudière, tandis que le collecteur d'alimentation peut être suspendu au ballon principal par les tubes d'alimentation qui les réunissent .
12 Facultativement, le ballon principal d'eau et vapeur peut être placé sur un plan nettement plus élevé que celui du collecteur de dégagement .