BE423635A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PERFECTIONNEMENTS AUX   CHAUDIERES,   TELLES   NOTAMMENT   QUE CELLES A   VAPORISATION   RAPIDE. 



   L'invention est relative aux chaudières, et concerne plus spécialement celles à vaporisation rapide. 



   Elle a pour but surtout de réaliser une chaudière qui, avec des dimensions réduites, est capable de procurer des quantités importantes de vapeur, et qui en outre comporte l'avantage d'être sensiblement auto-régulatrice au point de vue thermique. 



   Elle consiste à cet effet à faire comprendre à la   chaudiè-   re, outre une capacité renfermant un liquide tel,que l'eau à chauf- fèr ou à évaporer et enveloppée de toute manière convenable, aussi judicieuse que possible, par les carneaux à flammes et fumées d'un foyer ou des gaz chauds d'une autre source de chauffage associé, un circuit de fluide, qui peut avantageusement être le dit liquide, mais également un liquide ou un fluide différent, ijnfluencé d'une part par les températures les plus élevées du foyer ou autre source, et d'autre part par les températures, notamment les plus basses, du li- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

      quide à échauffer ou vaporiser, de manière telle que le fluide du dit circuit soit d'une part porté à l'état de surchauffe pous- sée et d'autre part condensé,

   ou ramené à des températures sensi-      blement inférieures par transmission au fluide à vaporiser ou échauffer. 



   Elle consiste encore à agencer le circuit du fluide sur- chauffé et oondensé ou refroidi en circuit fermé, contenant une quantité en principe constante de fluide. 



   Elle consiste également à prévoir des agencements pro- pres à permettre de modifier à volonté les caractéristiques de fonctionnement de l'appareil ou chaudière, c'est à dire de lui faire produire de la vapeur saturée ou de la vapeur surchauffée, suivant les besoins. 



   En outre elle consiste à prévoir des moyens propres à permettre, dans certaines conditions, une alimentation automatique du circuit de surchauffe. 



   D'autres caractéristiques encore de l'invention ressorti- ront plus clairement du complément de description qui va suivre, se rapportant à certains modes préférés de réalisation, ainsi qu'à certaines formes, également préférées d'exécution, mais donnés bien entendu uniquement à titre d'exemples et représentés plus ou moins   schématiquement clans   les dessins annexés, dans lesquels      
Fig. 1 est une vue en élévation et coupe d'une   disposi-   
 EMI2.1 
 tion de chaudière conforme à l'invention;      
Figs. 2 et 3 montrent, de même, deux variantes de   ltagen-   cement; 
Figs. 4 et 5 montrent, schématiquement, le détail   d'un   montage permettant de modifier les caractéristiques de fonctionne- ment de la chaudière;

   
Fig. 6 est un détail d'un agencement assurant une alimen- tation automatique du circuit de surchauffe. 



   En se référant à la fig. 1, 1 désigne un conduit à flam- mes ou à fumées à très haute température, par exemple les flammes et fumées produites par un brûleur à gaz ou mazout (non représenté) 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 logé dans la partie inférieure du conduit.. 



   2 désigne la chambre à eau d'une chaudière de chauffage ou de vaporisation, limitée par un conduit à fumées ? et traversée par des conduits à fumées 4, parcourus par les produits de combus- tion venant du conduit 1 et se rendant au collecteur 5 pour passer, de   là, à   la cheminée 6. 



   La   chambre   2 est équipée d'autre part d'une arrivée d'eau 7 et d'une sortie   d'eau ou   de vapeur 8. 



   De préférence dans le conduit 3 et dans la chambre à eau, extérieurement aux conduits   4, mais   en tous cas   d'une   part dans un ou des conduits à fumées et d'autre   part^clans   la chambre à eau, on agence un circuit présentant une surface'développée par rapport à son volume ou capacité, et de ce fait, par exemple, réalisé avan- tageusement sous forme d'un tube contourné en hélieces 9 et 10, ce circuit étant en principe fermé sur lui-même et contenant un fluide vaporisable, avantageusement, mais non pas nécessairement, le même que celui remplissant la chambre 2, et remplissant partiellement seulement le circuit   9-10.'   
Un agencement ainsi constitué fonctionne en principe com- me suit :

   
Le fluide du circuit 9-10 étant supposé en majeure partie condensé est rassemblé dans la portion inférieure du dit circuit,- si le conduit 1 et ensuite les conduits 3 et 4 sont échauffés par l'écoulement de flammes et de fumées vers le collecteur 5 et le dé- , part 6, le fluide de la portion 9 du circuit 9-10 s'évapore et se surchauffe dans le conduit 3 et gagne,  par la   communication il, la partie supérieure de la portion 10,   ou il agit   par pression sur le liquide de cette'portion, en même temps que ce liquide descend par gravité et par l'entraînement dû à la vaporisation dans la portion 
9 et passe dans cette dernière par;

   la communication 12 
La vapeur surchauffée arrivant dans 10 par 11, y échange ses calories avec l'eau de la chambre 2 et de ce fait se condense, en se superposant au liquide initialement contenu dans 10 Le cy- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 cle de vaporisation et de condensation ainsi formé se poursuit tandis que l'eau de la chambre 2 s'échauffe et le cas échéant se vaporise,   le rythme   des vaporisation et condensation dans 9-10 s'accélérant jusqu'au   moment;

  ou   l'équilibre de marche normale s'é- tablit dans le système pour réchauffement assuré par 1, 3 et 4, la demande en vapeur par 8 et le remplissage en eau par 7,   ltéchan-   ge se faisant très rapidement grâce à la forte surchauffe en 3, à la surface d'échange développée de 10 et aux grandes vitesses d'é-   coulement dans   9   et 10.   



   Si, toutes'choses égales, la demande de vapeur en 8 oroit, l'introduction plus considérable-de liquide froid par 7 déterminera un abaissement de température dans 2, et un échange plus marqué avec 10,   d'où   une condensation également plus marquée du fluide du circuit 9-10 dans la portion 10, et un abaissement de la pression du circuit   s'accompagnant   d'une vaporisation plus rapide et d'un épuisement plus complet des chaleurs de l'agent de chauffage. 



   Si on le désire, et si la capacité de ohauffe le permet, on peut prélever par 13 une certaine quantité de vapeur surchauffée formée dans le circuit 9-10, du fluide étant dans ce cas et naturel- lement restitué au dit circuit, dans une mesure correspondante, par exemple par un conduit d'alimentation 14. 



   Dans la fig. 2 la disposition est dans l'ensemble analo- gue à celle décrite plus haut, mais dans la partie 9 du circuit 9-10 le serpentin est remplacé par une capacité limitée par deux parois 15 et   l6 placées   à-une faible distance l'une de l'autre,   l'une-des   parois, 15, étant avantageusement la paroi limitant le conduit 1. 



   En outre, l'écoulement-des fumées vers le collecteur 5 au lieu de   s'effectuer   à travers les tubes tels que 4 comme dans la figure 1, s'effectue par un passage annulaire 17 entourant par l'extérieur et, avantageusement, aussi par le bas et le haut la chambre d'eau 2 de l'appareil. 



   Le fonctionnement est le même que dans la disposition sui- vant la fig 1. 



   La figure 3 illustre une combinaison des dispositions des 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 figures précédentes. On y retrouve la partie 9 du circuit 9-10 éta- blie sous forme de serpentin, et le passage des fumées 17 entourant la chambre d'eau 2 de la fig. 2. Le fonctionnement est également le même que dans les dispositions suivant les figures précédentes. 



   Suivant les figures 4 et 5, les conduits de départ 8 de vapeur saturée ou eau chaude et les communication   11 et   départ 13 de vapeur surchauffée ont été combinés pour permettre'différents mo-      des d'utilisation et de fonctionnement de l'appareil. 



   - A cet effet on a prévu un distributeur tournant 18 compre- nant deux passages 20 et 21,   capables,dans   une position, de relier 
 EMI5.1 
 l'un'ài'autr±déux,trônçons lla etllb de la oocmunioation i.1, d? une part, et d'autre part le conduit de départ 8 et le   conduit d'ali-   mentation 19 du circuit d'utilisation comme il est représenté fig.4, ou bien de relier le tronçon 11a prolongeant la'partie 9 du circuit 9-10 au conduit d'alimentation 19 du circuit   d'utilisation   et le conduit 8 de départ de la chambre 2 de l'appareil à la partie 10 du   circuit,.9-10   comme il est représenté dans la fig 5 z ¯ 
Dans ces conditions, l'appareil fonctionne en générateur de vapeur surchauffée,

   la vapeur saturée ou   l'eau'chaude'venant   du sommet de la chambre 2 par le conduit 8 se condensant ou se refroi- dissant dans la partie 10 pour vaporiser ou   échauffer     l'eau   de la chambre 2 et ce condensat passant alors par la partie   9 du. circuit   9-10 pour se vaporiser et se surchauffer dans cette partie; 
Dans un appareil tel que celui décrit, dans lequel le sys- tème 9-10 fonctionne normalement en circuit fermé et de plus   autres   haute pression, il est indispensable que le   circuit 9-10   soit absolu- 
 EMI5.2 
 menthermétique.

   Cette'condition peut ne pas être réalisée dans tous les cas en raison de petites imperfections de aonstruation ou de mon- tage par exemple, ou ne pas se maintenir en   servioe,   ce qui aurait pour résultat que, à   la longue,   le circuit 9-10 se viderait de son contenu. 
 EMI5.3 
 



  Pour parer à cette éventualité,'ôonformément à la fig. 6, on prévoit dans le circuit 9-10 une communication   contrôlée   avec la 

 <Desc/Clms Page number 6> 

      chambre à eau 2 de l'appareil. 



   Cette communication est assurée au moyen d'un dispositif injecteur 22, combiné avec un clapet de retenue 23, disposés dans la communication 12 entre les parties 10 et 9 du circuit 9-10,   l'injeoteur   étant placé dans un passage en libre communication avec la chambre 2, et avantageusement dans le passage 24 d'introduction de   l'eau   d'alimentation de cette chambre. 



   L'injecteur 22 est   organisé   pour fonctionner à partir d'une certaine vitesse d'écoulement du fluide dans la canalisation 12 et ses orifices d'entrée 25 peuvent, le cas échéant, être munis dans ce but de clapets automatiques. 



     Lesgrandës   vitesses   d'écoulement   du fluide dans la com-   munioation   12 se produisant précisément si ce circuit vient à se vider, 1'injecteur fonctionnera alors pour lui restituer une cer- taine quantité de liquide. 



   On remarquera que des vitesses élevées d'écoulement peu- vent se produire égaiement lors d'une vaporisation surabondante, ou totale du fluide du circuit 9-10.   L'injecteur   fonctionnerait également dans ce cas en accroissant la quantité de fluide de ce   circuit   et en provoquant, par voie de conséquence, une action modé- ratrice. 



   L'intensité de vaporisation venant à décroitre, la vites-      se d'écoulement décroit au droit de   l'injecteur,   qui cessera d'in- troduire du fluide dans le   circuit 9-10,   tandis que le condensat plus abondant peut repasser en partie dans la chambre   2/  en   raison de la pression plus élevée du circuit 9-10, par les ouvertures 25 ou par   dautres   ouvertures de section appropriée si les ouvertu- res 25 sont munies de clapets comme indiqué plus   hauto   
Les dites ouvertures de sortie pourraient, au besoin, être également munies de clapets. 



   Les chaudières de l'invention sont remarquables par leurs dimensions réduites pour des capacités calorifiques élevées et des rendements thermiques non atteints jusqu'à présent. 



   C'est ainsi, par exemple, qu'une chaudière d'une   capacité '   

 <Desc/Clms Page number 7> 

 de 20. 000 et 25.000 calories/heure présente un volume de l'ordre de   1/15e   de m3 et procure des rendements thermiques de   90%   et plus, sans' que le rendement devienne inférieur à   7-80%   en pério- des de consommation forcée.

Claims (1)

1. Bien que l'invention ait été décrite en se référant plus spéciament à certaines réalisations, il est bien entendu qu'el- le n'y est pas limitée, mais qu'elle englobe les modifications, les variantes et les équlvalents REVENDICATIONS 1.- Perfectionnements aux chaudières, telles notamment que celles à vaporisation rapide, qui consistent à faire comprendre à l'appareil, outre une capacité renfermant un liquide, tel que de ( l'eau, à chauffer ou à évaporer, et enveloppée par les carneaux à flammes et fumées d'un foyer ou des.gaz chauds d'une autre source de chauffage associé, un'circuit de fluide,,influencé d'une part par les températures les plus élevées du foyer ou autre source et d' RESUME ( autre,:

   part par les températures, notamment les plusbasses, du li- quide à échauffer.ou vaporiser, le fluide du.dit circuit, étant ainsi amené à un état'de surchauffe poussée 'et'-ensuite condensé ou ramené à des températures sensiblement inférieures par'transmission de sa chaleur-'au dit liquide.

   2. Perfectionnements suivant la revendication'1, caractérisés par le fait que le circuit du fluide alternativement surchauffé et - condensé ou refroidi forme un circuit fermé, contenant une quantité en principe constante de fluide.

   30- Perfectionnements suivant la revendication 1, ou la reven- dication 2, caractérisés par le fait que de la vapeur surchauffée est prélevée au circuit à surchauffe et condensation et du fluide est res- titué à ce circuit, . -' , 4.- Perfectionnements suivant 'une quelconque des revendica- EMI7.1 ,{ . \1 1 ' ...........,-,,'" ...... tions précédentes, caractérisés par le'fait que le fluide du circuit , à surchauffe et condensation est formé par le liquide à vaporiser ou échauffer. <Desc/Clms Page number 8>

   5.- Perfectionnements suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisés par le fait que de la vapeur surchauffée est préle- vée au circuit à surchauffe et condensation et du liquide échauffé ou'de la vapeur saturée est restitué à ce circuit avant la phase de condensation 6.- Perfectionnements suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisés par le fait que du liquide, tel ce- lui à échauffer ou vaporiser, est introduit dans le circuit à sur- chauffe et condensation, l'introduction étant contrôlée par la vi- tesse d'écoulement du fluide dans le circuit à surchauffe et con- densation.

   7,- Perfectionnements suivant la revendication 6, caractéri- sés par le fait que du liquide, tel celui à échauffer ou vaporiser, est éliminé du circuit à surchauffe et condensation, l'élimination étant contrôlée par la vitesse d'écoulement .du fluide dans le air- cuit à surchauffe et condensation.

   8.- Un dispositif pour la réalisation des perfectionnements suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un conduit, de préférence disposé en un trajet sinueux, parcouru par des gaz, telles les flammes et fumées d'un foyer, dant la tem- pérature décroît progressivement, une capacité renfermant un liqui- de, traversée une ou plusieurs fois par ce conduit, et un circuit fermé sur lui-même, renfermant un fluide , dont une partie est ex- posée aux températures les plus élevées des dits gaz et une partie est exposée aux températures, notamment les plus basses;-du dit li- quide.

   9.- Un dispositif suivant la revendication 8, dans lequel les parties du circuit soumises aux températures les plus élevées des gaz et les plus basses du liquide présentent des surfaces déve- loppées, par exemple établies sous forme de serpentins, chambres de faible épaisseur, et analogues.

   10.- Un dispositif suivant la revendication 8 ou 9, compre- nant un circuit d'utilisation raccordé au circuit à surchauffe et condensation. <Desc/Clms Page number 9>

   11.- Un dispositif suivant la revendication 10, comprenant des moyens pour introduire dans le circuit à surchauffe et condensation du liquide échauffé ou de la vapeur saturée, ce moyen comprenant une communication entre la partie supérieure de la capacité à liquide et le dit circuit, raccordée à l'entrée de la zone de condensation de ce dernier.

   12.- Un dispositif suivant la revendication 11, caractérisé par un distributeur tournant assurant la fermeture sur lui-même du circuit de surchauffe et condensation, la communication de ce cir- cuit avec un circuit extérieur d'utilisation, la communication de la partie supérieure de la capacité avecun circuit extérieur d'utili- sation, la communication de cette partie supérieure avec l'entrée de la zone de condensation du circuit à surchauffe et condensation, en combinaisons variées, à volonté.

   13.- Un dispositif suivant l'une des revendications 8 à 12, ca- ractérisé par un dispositif injecteur monté dans le circuit à sur- chauffe et condensation, notamment dans la zone de.condensation de ce circuit.

   14.- Un dispositif suivant la revendication 13, caractérisé par des moyens, tels des orifices calibrés, éventuellement munis de cla- pets, pour l'admission à l'injecteur de liquide de la capacité.

   15.- Un dispositif suivant la revendication 14, caractérisé par des moyens, tels des orifices calibrés, éventuellement munis de clapets, pour l'élimination, par la pression du circuit à surchauf- fe et condensation d'une portion du fluide de ce circuit.

   160- Un dispositif suivant l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que l'injecteur est monté dans une bache à liquide en libre communication avec la capacité.

   17,- Un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 16, construit et agencé en substance suivant la fig. 1 ou la fig 2, ou la fig 3, en combinaison ou non avec les dispositifs illustrés dans les figures 4 et 5 ou, et 6 des dessins annexés.