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"INSTALLATION MOTRICE A VAPEUR, DE GRANDE PUISSANCE"
Grâce aux progrès accomplis ces derniers temps , les installations motrices à vapeur, de grande puissance, ont, il est vrai, vu leur rendement économique amélioré, mais n'ont rien gagné au point de vue de la simplicité de la construction et du service.
En effet, l'élévation de la pression de vapeur et de la température de surchauffe, l'application du réchauffage de l'air et de l'eau alimentaire par la vapeur de soutirage, la subdivision de la turbine en plusieurs enveloppes, et d'autres mesures, ont permis de réaliser une diminution sensible de la consommation de combustible; par contre, vu la multiplicité des éléments, ces installations sont devenues plus encombrantes et plus compliquées et ont donné naissance à un nombre de plus en plus grand de
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risques de pertes d'énergie, de chaleur et d'eau, qui, d'une part, annulent une partie de l'avantage résultant du meilleur rendement économique et, d'autre part, doivent être compensées par des dispositions particulières.
Ainsi, les longues tuyauteries aux nombreuses ramifications, avec leur multitude de soupapes, de joints à brides et purgeurs, l'appareillage de réchauffage compliqué et le grand nombre de boîtes à bourrage, donnent lieu aux pertes de chaleur et d'eau et obligent de prévoir d'autres dispositifs dans lesquels a lieu la préparation, toujours nécessaire, de l'eau de remplacement.
Afin de diminuer les pertes d'énergie et de chaleur et d'éviter toute perte d'eau, on a pourvu le générateur de vapeur d'un foyer à air comprimé, de manière que, même lorsqu' il est prévu pour un grand débit, ce générateur présente de faibles dimensions, devient moins encombrant, possède de faibles surfaces de rayonnement vers l'extérieur et peut être monté à proximité de la turbine ou faire corps avec cette dernière. Par cette disposition rapprochée, on obtient que les conduites deviennent moins longues, qu'une partie des organes d'arrêt de vapeur peut être supprimée et que les pertes de pression et les pertes par rayonnement propres aux tuyauteries se trouvent réduites.
De même, toutes les machines auxiliaires du générateur de vapeur et de la turbine se trouvent disposées plus près de la chaudière et de la turbine. Toutefois, il s'agit d'éviter non seulement certaines pertes,mais, autant que possible, toutes les pertes,de manière à supprimer la nécessité de l'approvisionnement en eau supplémentaire et de la prévision d'installations requises à cet effet et donnant lieu à de nouvelles pertes de chaleur et d'énergie.
Dans ce but, et suivant l'invention, tous les éléments de l'installation qui communiquent avec l'air extérieur ou
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qui ont tendance à présenter des défauts d'étanchéité, comme par exemple soupapes, brides , boîtes à bourrage , séparateurs d'eau de condensation ou purgeurs, sont pourvus d'enveloppes extérieures ou sont mis en communication avec des "antichambres", l'intérieur de ces enveloppes ou antichambres étant réuni à un condenseur auxiliaire sous pression à peu près atmosphérique.
Grâce à cette disposition, toutes les fuites de vapeur ou pertes d'eau sont recueillies, accumulées et conden- sées ou refroidies, tandis que l'eau de refroidissement utilisée à cet effet, et qui sera dans la plupart des cas l'eau alimentaire, absorbe la chaleur abandonnée par ces fuites et pertes.
Le dessin annexé représente quelques-uns des organes précités d'une installation motrice. Par exemple, 1 désigne la pompe à eau d'alimentation dont les antichambres de boîtes à bourrage 2 et Z' sont pourvues de conduits d'évacuation 3, 3'. 4 est une scupape de prise de vapeur ou d'eau alimentaire, dont la tige traverse en 5 une chambre à laquelle est réunie une conduite 5. Les joints à brides sont pourvus, en 7 par exemple, d'une rigole qui recueille les fuites, lesquelles sont ensuite évacuées par le tuyau 8.
Des dispositions analogues sont appliquées aux boites à bourrage des turbines, aux coiffes prévues au-dessus des soupapas de sûreté et aux robinets d'ébouage. Tous les tuyaux d'évacuation débouchent dans un condenseur 9 dans lequel la vapeur ou l'eau provenant des fuites, le plus souvent mélangées avec l'air pénétrant de l'extérieur, sont aspirées par un souffleur à vapeur 10 et refoulées entre les tubes de refroidissement du condenseur. L'air s'échappe par le tuyau 11, tandis que l'eau ou la vapeur condensée s'écoule par la tubulure 12.
L'eau de refroidissement entre en 13 et sort en 14.
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L'application intégrale de tels dispositifs d'étanchage et collecteurs de pertes cornus en soi et souvent utilisés, qui permettent de réaliser une diminution des pertes d'énergie et de chaleur, serait tout à fait impossible dans la construction, pratiquée jusqu'à présent, des installations motrices, vu les grandes distances qui séparent les divers éléments de telles installations et les ramifications étendues des tuyauteries. Ce n'est que grâce au générateur de vapeur avec foyer à air comprimé, qu'il a été possible de réduire le nombre d'éléments de manière à permettre l'application des mesures décrites plus haut et à se rapprocher finalement vers une solution satisfaisante de l'important problème du ravitaillement en eau alimentaire.
Or, la suppression des pertes d'eau a également pour effet de rendre superflues, ou tout au moins réduire au minimum, toutes les installations nécessaires en vue d'un ravitaillement permanent en eau alimentaire supplémentaire, c'est-à-dire les installations d'épuration ou de distillation d'eau alimentaire. La surveillance de la chaudière s'en trouve simplifiée et les perturbations dues au tartre et à la corro sion, évitées. Grâce à un étanchage parfait et une élimination de l'air, il est possible de réduire les dimensions de la pompe à air et d'augmenter l'intensité du vide.
Il peut être avantageux d'appliquer également l'étanchage rigoureux à la réserve d'eau alimentaire. Grâce à la petite quantité ou à l'absence totale d'eau alimentaire introduite à titre complémentaire et au volume d'eau alimentaire réduit en circulation dans la chaudière dans le cas d'un générateur de vapeur avec foyer à air comprimé, il est possible de compenser, au moyen d'une réserve de liquide prévue par exemple dans le condenseur même ou entre la poupe à eau de condensation et la pcmpe d'alimentation, les déplacements du liquide à l'intérieur
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de la chaudière et du condenseur, dus aux variations rapides de la charge.
Par cons équent , grâce à la disposition décrite, on peut supprimer les grands réservoirs à eau alimentaire, évitant ainsi les inconvénients inhérents à l'emmagasinage de l'eau.
Comme on le voit, la construction compacte de l'ensemble constitué par le générateur de vapeur, la turbine à vapeur, les surchauffeurs intermédiaires -là où ces derniers sont nécessaires en raison de la pression de vapeur élevée, - du condenser et des machines auxiliaires, rendue possible par la prévision d'un générateur de vapeur avec foyer à air comprimé, la diminution de pertes de puissance et de pertes par rayonnement, l'étanchage poussé à l'extrême en vue de l'isolement complet de l'air extérieur, ainsi que la récupération de toutes les fuites de vapeur et d'eau, permettent non seulement d'obtenir un avantage économique, mais également de réaliser une nouvelle simplification de l'installation et de la surveillance, simplification qui représente un progrès dans le domaine des moteurs thermiques.
REVENDICATIONS.
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"HIGH POWER STEAM ENGINE INSTALLATION"
Thanks to the progress made in recent times, large-power steam-powered plants have, it is true, seen their improved economic efficiency, but have gained nothing from the point of view of simplicity of construction and service.
Indeed, the increase in the vapor pressure and the superheating temperature, the application of reheating of the air and feed water by the withdrawal steam, the subdivision of the turbine into several envelopes, and of other measures have made it possible to achieve a significant reduction in fuel consumption; on the other hand, given the multiplicity of elements, these installations have become more cumbersome and more complicated and have given rise to an increasing number of
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risks of energy, heat and water losses, which, on the one hand, cancel out part of the advantage resulting from the best economic performance and, on the other hand, must be compensated by special provisions.
Thus, the long pipes with many ramifications, with their multitude of valves, flanged gaskets and bleeders, the complicated heating equipment and the large number of stuffing boxes, give rise to heat and water losses and make it necessary to provide other devices in which the preparation, always necessary, of the replacement water takes place.
In order to reduce the energy and heat losses and to avoid any loss of water, the steam generator has been provided with a compressed air furnace, so that, even when it is intended for a large flow , this generator has small dimensions, becomes less bulky, has small radiating surfaces towards the outside and can be mounted close to the turbine or form part of the latter. By this close arrangement, it is obtained that the pipes become shorter, that part of the steam stopper members can be eliminated and that the pressure losses and the radiation losses specific to the pipes are reduced.
Likewise, all the auxiliary machines of the steam generator and the turbine are located closer to the boiler and the turbine. However, this is to avoid not only some losses, but, as far as possible, all losses, so as to eliminate the need for additional water supply and the provision of facilities required for this purpose and giving cause further loss of heat and energy.
For this purpose, and according to the invention, all the elements of the installation which communicate with the outside air or
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which tend to exhibit leaks, such as for example valves, flanges, stuffing boxes, condensate separators or traps, are provided with outer casings or are placed in communication with "anterooms", the interior of these envelopes or antechambers being joined to an auxiliary condenser under approximately atmospheric pressure.
Thanks to this arrangement, all steam leaks or water losses are collected, accumulated and condensed or cooled, while the cooling water used for this purpose, and which will in most cases be feed water , absorbs the heat given up by these leaks and losses.
The appended drawing represents some of the aforementioned components of a power plant. For example, 1 designates the feed water pump, the stuffing box anterooms 2 and Z 'of which are provided with discharge ducts 3, 3'. 4 is a scupape for taking in food water or steam, the rod of which passes through a chamber 5 to which is joined a pipe 5. The flanged joints are provided, at 7 for example, with a channel which collects the leaks. , which are then discharged through pipe 8.
Similar provisions are applied to the stuffing boxes of turbines, to the caps provided above the safety valves and to the scavenging valves. All the evacuation pipes open into a condenser 9 in which the steam or water coming from the leaks, usually mixed with the air entering from the outside, are sucked by a steam blower 10 and discharged between the tubes condenser cooling. The air escapes through the pipe 11, while the water or condensed vapor flows through the pipe 12.
The cooling water enters at 13 and leaves at 14.
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The full application of such sealing devices and loss collectors horned in themselves and often used, which make it possible to achieve a reduction in energy and heat losses, would be quite impossible in the construction, practiced until now. , power plants, given the great distances that separate the various elements of such facilities and the extensive ramifications of the pipes. It is only thanks to the steam generator with compressed air hearth, that it was possible to reduce the number of elements so as to allow the application of the measures described above and to finally approach towards a satisfactory solution. the important problem of food water supply.
However, the elimination of water losses also has the effect of making superfluous, or at least reducing to a minimum, all the installations necessary for a permanent supply of additional drinking water, that is to say the installations. for purifying or distilling drinking water. The monitoring of the boiler is simplified and disturbances due to scale and corrosion are avoided. Thanks to perfect sealing and elimination of air, it is possible to reduce the dimensions of the air pump and increase the intensity of the vacuum.
It may be advantageous to apply rigorous sealing to the feed water supply as well. Thanks to the small amount or the total absence of feed water introduced as a supplement and the reduced volume of feed water circulating in the boiler in the case of a steam generator with a compressed air hearth, it is possible to compensate, by means of a liquid reserve provided for example in the condenser itself or between the condensate stern and the supply pump, the movements of the liquid inside
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of the boiler and the condenser, due to rapid variations in load.
Consequently, by virtue of the arrangement described, it is possible to eliminate the large reservoirs for feed water, thus avoiding the drawbacks inherent in the storage of water.
As can be seen, the compact construction of the assembly consisting of the steam generator, the steam turbine, the intermediate superheaters - where the latter are necessary due to the high steam pressure, - the condenser and the auxiliary machines , made possible by the provision of a steam generator with a compressed air hearth, the reduction of power losses and losses by radiation, the sealing pushed to the extreme for the complete isolation of the outside air , as well as the recovery of all steam and water leaks, not only achieve an economic advantage, but also achieve a further simplification of installation and monitoring, simplification which represents an advance in the field heat engines.
CLAIMS.
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