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Perfectionnements aux générateurs de vapeur.
Cette invention est relative aux générateurs de vapeur et elle présente une importance particulière pour les chaudières à tubes d'eau ou aquatubulaires, c'est-à-dire les chaudières où le fluide en travail circule dans des disposi- tifs de vaporisation tubulaires chauffés de l'extérieur.
Dans la technique de la production de vapeur d'eau on a atteint à de meilleurs rendements en employant des pressions de fonctionnement plus élevées. On a aussi adopté des allures de production de vapeur de plus en plus rapides et il s'est posé la question d'assurer une séparation efficace
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entre la vapeur et l'eau sans agrandir la chambre de sépa- ration de vapeur et d'eau des corps de chaudières aquatubu- laires. Si l'on agrandissait cette chambre conformément aux conceptions plus anciennes, des corps de plus grand diamè- tre seraient nécessaires, et pour de hautes pressions de l'ordre de 70 à 140 atmosphères, l'emploi de corps d'un diamètre obligatoirement plus grand aurait pour effet un accroissement exagéré de l'épaisseur de la paroi.
Cette épaisseur serait exagérée à beaucoup de points de vue, com- prenant les limitations de fabrication et les limitations de coût. La présente invention procure des perfectionnements qui permettent d'obtenir un degré de séparation de vapeur et d'eau satisfaisant et sûr à un régime de hautes pressions et de capacités élevées, sans nécessiter des corps d'un diamètre exagéré.
Les hautes capacités des chaudières à vapeur moder- nes ont rendu particulièrement difficile la tâche d'assurer un débit continu de vapeur sèche sans accroître exagérément la capacité du corps. Dans ces conditions de haute capacité, le grand apport de chaleur aux tubes de paroi du foyer amène ces tubes à produire des décharges de vapeur et d'eau à vitesse élevée dans le corps de chaudière, et la tendance naturelle de cet état physique est de maintenir la vapeur et l'eau mélangées à l'intérieur du corps. En outre, la nécessité d'intercaler dans le corps des attaches adéquates empêche une concentration des raccords entre le corps et ces tubes de paroi du foyer. Ces raccords doivent se répar- tir sur de larges surfaces du corps de chaudière.
Il en ré- sulte de même une tendance accrue à produire dans le corps une turbulence violente et à rendre d'autant plus difficile la séparation de vapeur et d'eau. La présente invention permet-de surmonter ces difficultés et à cet effet elle tire
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profit de la vitesse élevée des décharges dans le corps. pour aider la séparation de vapeur et d'eau, et elle procure en outre un moyen d'utiliser les décharges pour rendre une chaudière donnée capable de débiter de la vapeur sèche alors qu'elle fonctionne sous des niveaux d'eau plus élevés qu'il ne serait admissible autrement.
La présente invention procure aussi un dispositif pour augmenter la capacité de vaporisation qu'une.chaudière à circulation naturelle peut offrir sans danger, en rédui- sant au minimum la quantité de vapeur emportée par l'eau, de haut en bas, du corps aux tubes bouilleurs, et en augmen- tant la quantité d'eau recueillie par ces tubes, grâce à une intensification de l'allure de circulation de la chaudière.
Un autre but de l'invention est de procurer des perfectionnements qui assurent à une chaudière aquatubulaire donnée un fonctionnement à haute capacité en permettant à la chaudière de fonctionner sous un niveau d'eau élevé.
La présente invention a pour objet un générateur de vapeur aquatubulaire comportant un corps -équipé de plusieurs dispositifs de séparation centrifuges disposés dans le corps et agencés pour recueillir la vapeur et le liquide circulant à une vitesse élevée appropriée et pour séparer par la force centrifuge le liquide de la vapeur.
L'invention a aussi pour objet: un procédé pour faire fonctionner un générateur de vapeur aquatubulaire à circulation naturelle, consistant à chauffer une section ascendante du système circulatoire pour provoquer la circulation d'un mélange de vapeur et de liqui- de, à utiliser la vitesse de circulation de courants de va- peur et de liquide pour séparer¯la vapeur du liquide et à di- riger ensuite le liquide, en courants limités, dans des tubes' descendants du système circulatoire;
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un procédé pour faire fonctionner un générateur de vapeur aquatubulaire à circulation naturelle, consistant à chauffer une section ascendante du système circulatoire pour faire circuler un mélange de vapeur et de liquide en courants de vitesse élevée, à utiliser la vitesse de ces courants pour séparer le liquide de la vapeur dans un corps de vapeur et de liquide et à décharger le liquide séparé, de haut en bas, à vitesse élevée, dans la chambre de liquide du corps pour rendre la chaudière apte à fonctionner efficacement sous un niveau de liquide plus élevé qu'il ne serait possible autrement;
un générateur de vapeur aquatubulaire comportant une première chambre raccordée à des tubes ascendants et une seconde chambre raccordée à des tubes descendants, ces chambres étant raccordées entre elles par un dispositif de séparation centrifuge disposé de manière à recevoir de la vapeur et du liquide de la première chambre et agencé pour séparer le liquide de la vapeur et le décharger dans la deuxième chambre ;
un générateur de vapeur comportant un corps de vapeur et de liquide garni intérieurement d'un certain nombre de dispositifs de séparation qui comprennent chacun un sépa- rateur centrifuge, agencé pour recevoir un courant de liquide et de vapeur et séparer par la force centrifuge le liquide de la vapeur, et un séparateur à surfaces de séparation dis- posé en travers de la sortie de vapeur du séparateur centrifuge
On décrira ci-après l'invention à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, schématiques pour une part, dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe verticale, suivant la ligne I-I de la Fig. 2, d'une chaudière à trois corps et à tubes coudés, construite conformément à l'invention;
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Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne de coupe II-II de la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe verticale montrant à plus gran- de échelle le corps de chaudière avant de la Fig. 1;
Fig. 4 est une coupe d'un séparateur de vapeur et d'eau, faite suivant la ligne IV-IV de la Fig. 5;
Fig. 5 est une coupe du séparateur, faite suivant la ligne V-V de la Fig. 4;
Fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la
Fig. 5;
Fig. 7 est une coupe verticale montrant la construc- tion de la partie supérieure de la chaudière à quatre corps représentée sur la Fig. 12;
Fig. 8 est une coupe verticale d'un corps de vapeur et d'eau équipé d'un séparateur de vapeur centrifuge et d'un laveur de vapeur ;
Fig. 9 est une vue à plus grande échelle du sépara- teur centrifuge et du laveur de vapeur employés pour le corps représenté sur la Fig. 8;
Fig. 10 est une vue en élévation du séparateur cen- trifuge et du laveur de vapeur, prise d'un point situé à droite de la Fig. 9 ;
Fig. 11 est'une vue en plan correspondant ,à la
Fig. 10.
Fig. 12 est une coupe verticale montrant la disposi- tion générale des tubes et corps de la chaudière à quatre corps à laquelle l'invention est appliquée de la manière in- diquée sur la Fig. 7;
Fig. 13 est une coupe verticale, suivant la ligne
XIII-XIII de la Fig. 14, d'une chaudière à deux corps et à tubes coudés, à laquelle l'invention est appliquée d'une autre manière;
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Fig. 14 est une coupe horizontale suivant la ligne XIV-XIV de la Fig. 13;
Fig. 15 est une coupe verticale, à plus grande échelle, du corps de vapeur et d'eau de la chaudière repré- sentée sur la Fig. 13.
Fig. 16 est une coupe verticale d'une chaudière à trois corps et à tubes coudés;
Fig. 17 est une coupe verticale, à plus grande échelle, du corps d'une chaudière dans lequel se décharge un économiseur de vaporisation;
Fig. 18 est une coupe verticale d'une chaudière à vapeur aquatubulaire, montrant une autre forme d'exécution de l'invention;
Fig. 19 est une coupe verticale du corps de vapeur et d'eau de la chaudière représentée sur la Fig. 18 ;
Fig. 20 est une coupe horizontale du corps de la chaudière, montrant en plan les séparateurs disposés à l'in- térieur du corps;
Fig. 21 est une coupe verticale longitudinale du corps de vapeur et d'eau, montrant quelques-uns des sépara- teurs en élévation;
Fig. 22 est une vue en détail d'un des séparateurs.
Cette vue montre un des séparateurs en élévation de côté, avec arrachement d'une paroi extérieure de la partie infé- rieure du séparateur pour rendre visible la construction in- térieure ;
Fig. 23 est une coupe verticale du séparateur, faite suivant la ligne XXIII-XXIII de la Fig. 22; et
Fig. 24 est une vue en plan du séparateur, montrant la disposition des éléments d'un séparateur de vapeur et d'eau à plaques multiples disposé à la partie supérieure du séparateur centrifuge.
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Les Figs. 1 et 2 des dessins montrent une chaudière à tubes coudés, comportant des corps supérieurs avant et arrière 1 et 2 raccordés respectivement par les faisceaux de tubes 4 et 5 au corps plein d'eau 3. Les tubes bouilleurs du faisceau de tubes 5 sont exposés à la chaleur du foyer 6, les gaz du foyer passant sur ces tubes.
La vapeur et l'eau se déchargent par les tubes 5 dans le corps avant 1, et l'eau passe de ce corps dans les circulateurs de grand diamètre 7 et ensuite, par les tubes de traversée 8 et 9, dans les .tubes arrière 10 de la chaudiè- re. Cette disposition permet d'employer une différence de pression entre les corps 1 et 2 en vue.d'établir formelle- ment les tubes 10 comme tubes de descente,. et du fait qu'on emploie les séparateurs ou densificateurs centrifuges 11 intercalés dans les raceords des tubes de traversée, la dé- charge provenant des circulateurs d'eau est débarrassée de vapeur, et on obtient des avantages pour la circulation par suite de la plus-grande densité du fluide contenu dans les tubes 10, sur toute leur longueur. On compare ici la densité régnant dans ces tubes à celle du fluide 'contenu dans les tubes 5.
Il s'entend qu'un certain nombre de circulateurs 7 sont établis entre les corps et qu'un, nombre correspondant de séparateurs 11 sont disposés suivant.la longueur du corps 2. La construction des séparateurs est indiquée sur les Figs. 4, 5 et 6 des dessins. Chaque séparateur est consti- tué par une chambre de tourbillonnement 12 ayant pour effet d'assurer qu'une eau exempte de vapeur circule dans les tubes descendants 10 et d'augmenter ainsi la capacité maximum que la chaudière peut offrir sans danger. Le tube, de traversée 8 est disposé tangentiellement à la chambre de tourbillonne- " ment 12 de manière à créer dans la chambre un courant d'eau
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circulaire, et comme le montre la Fig. 4, le tube s'effile de manière que la vitesse de circulation du fluide entrant dans la chambre soit accrue.
La circulation dans la chambre est indiquée sur la Fig. 4 par la flèche 13. Pendant le fonctionnement de la chambre de tourbillonnement, la pres- sion de l'eau à la périphérie de la chambre est notablement plus élevée qu'en son centre, et l'accroissement de la pres- sion dépend de la vitesse de la vapeur et de l'eau entrant dans cette chambre par le tube de traversée 8. La pression à la périphérie de la chambre est toujours plus forte que la pression au centre.
La sortie de liquide et d'eau de chaque chambre de tourbillonnement 12 est constituée en l'occurrence par le tube de traversée 9 qui est disposé à la périphérie de la chambre de tourbillonnement tangentiellement à cette chambre.
Cette disposition est indiquée sur la Fig. 4 des dessins.
Dans la sortie 9 de la chambre de tourbillonnement l'eau a une vitesse sensiblement égale à la vitesse de la vapeur (ou du gaz) et de l'eau à l'entrée tangentielle 8, et l'énergie cinétique de l'eau déchargée de la chambre se transforme en partie en une énergie potentielle de pression équivalente.
La pression de débit de ces séparateurs de vapeur et d'eau peut être utilisée pour élever l'eau à un niveau plus élevé ou pour la débiter à l'encontre d'une résistance à la circulation équivalente s'opposant à la sortie. Il est tiré profit de cette caractéristique dans la forme d'exécu- tion représentée sur les Figs. 1 et 3, où des séparateurs 14 semblables sont montés pour recevoir la décharge à vitesse élevée d'eau et de vapeur provenant des tubes ascendants 15 de la paroi du foyer. Dans ce cas, les axes des chambres de tourbillonnement sont disposés horizontalement.suivant la
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longueur du corps 1, et chaque tube ascendant 15 décharge son courant de vapeur et d'eau, à vitesse élevée, par l'entrée tangentielle 16 d'une chambre de tourbillonnement 14.
L'eau séparée par l'action de la chambre de tourbillon- nement se rend de celle-ci de haut en bas, par la sortie tangentielle 17, à la chambre d'eau du corps 1,. et dans le cas où le niveau d'eau de ce corps est au-dessus du fond de la chambre de tourbillonnement 14, la pression de débit a pour effet que l'eau séparée est débitée, ou déchargée, de la zone de séparation à l'encontre de la résistance du plus haut niveau d'eau.
Au sujet des séparateurs de vapeur et d'eau 14 il est à noter qu'ils reçoivent les courants étranglés de mé- langes de vapeur et d'eau des tubes de paroi 18 qui sont chauffés énergiquement du fait qu'ils sont exposés à la chaleur rayonnante du foyer 6. Ces tubes de paroi 18 sont en communication avec les tubes'ascendants 15 par l'intermédiai- re du collecteur supérieur 19 des tubes de paroi.
Dans la forme d'exécution du séparateur centrifuge de vapeur et d'eau indiqué sur les figs. 4 et 5 des dessins, la chambre de tourbillonnement est close, exception faite pour l'entrée de vapeur et d'eau 8 et la sortie d'eau 9, mentionnées ci-dessus, et pour la sortie de vapeur 20. Celle- ci est disposée au centre de la chambre de tourbillonnement, de manière que la vapeur puisse se décharger axialement par rapport à la chambre. La sortie de vapeur 20 des séparateurs 14 disposés horizontalement est de même disposée axialement.
La chicane verticale SI montée dans le corps 1 fa- vorise la circulation d'eau non mélangée dans les circula- teurs 7 et, de concert avec les séparateurs 11, aide à main- tenir la vitesse élevée voulue dans les tubes descendants 10.
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La quantité d'eau reçue par les tubes bouilleurs 5 est ainsi augmentée et la chaudière est amenée à avoir une plus grande capacité de production de vapeur sans danger.
La vapeur ayant fusé des séparateurs 11 à travers les sorties 20 arrive dans la chambre de vapeur du corps 2 et se rend ensuite, par les épurateurs de vapeur 22 au rac- cord d'évacuation 23 pour la vapeur. De ce raccord d'évacua- tion elle passe à un surchauffeur 24, la position des tubes surchauffeurs par rapport aux autres tubes étant indiquée sur la Fig. 2 des dessins. Les gaz du foyer passent sur les tubes bouilleurs 5 et ensuite sur les tubes surchauffeurs 24 dans le premier parcours de gaz 25 délimité parles parois ou murs de support 26 de la chaudière et la cloison de chicanage 27.
En passant sur certains des tubes du faisceau
4, à la sortie du parcours de gaz 25, les gaz virent dans le deuxième parcours de gaz 28, reviennent en arrière à travers le faisceau de tubes 4 et virent ensuite une deuxième fois pour suivre le troisième parcours de gaz 29. Les tubes des deux derniers parcours de gaz sont séparés de la chambre d'égalisation 30 pour la circulation de gaz par une cloison de chicanage 31 qui est représentée en coupe sur la Fig. 1 des dessins. De la sortie du parcours de gaz 29 les gaz du foyer peuvent se rendre à un économiseur et ensuite à un réchauffeur d'air.
La Fig. 16 des dessins montre une chaudière à trois corps et à tubes coudés, dont les tubes de traversée 32 peuvent être munis des séparateurs de vapeur et d'eau décrits ci-dessus. Cette chaudière comporte des corps supérieurs avant et arrière 1 et 2 raccordés au corps plein d'eau 3 respectivement par les tubes du faisceau avant 33, disposés en avant de la cloison intermédiaire 34, et par les tubes du faisceau médian 35 disposés entre la cloison de chicanage 34
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et la cloison de chicanage 36, et les tubes du,faisceau arrière 37 disposés entre la cloison de chicanage 36 et la cloison 38. Le corps avant 1 est raccordé de manière analogue au corps arrière 2 par une rangée de circulateurs d'eau de grand diamètre 7, et les chambres de vapeur de ces corps sont raccordées entre elles par des circulateurs de vapeur 39.
Une différence principale entre la chaudière de la Fig. 16 et celle de la Fig. 1 réside en ce que les par- cours de gaz sont sensiblement verticaux au lieu d'être sensiblement horizontaux; en effet, dans la chaudière de la Fig. 16, les gaz du foyer circulent de bas en haut dans le premier parcours de gaz et par dessus le bord supérieur de la cloison de chicanage 34, de haut en bas dans le deuxiè- me parcours de gaz, sur les tubes 35 et ensuite autour de l'extrémité inférieure de la cloison de chicànage 36, et enfin de bas en haut sur les tubes du faisceau 37.
Les Figs. 7 et 12 des dessins représentent l'inven- tion appliquée à une chaudière à quatre corps et à tubes coudés, comportant des séparateurs ou densificateurs 11 dis- posés dans le corps supérieur médian 40. Les séparateurs re- çoivent tangentiellement de la vapeur et de l'eau du corps avant 41 par l'intermédiaire des circulateurs d'eau 7 et des raccords tubulaires de traversée 8.. L'eau non-mélangée est déchargée tangentiellement des séparateurs, par les tu- bes de traversée 9,dans les tubes arrière 42 raccordant le corps 40 au corps rempli d'eau 43. lies derniers tubes men- tionnés sont disposés dans le troisième parcours de gaz 44 où les gaz se rendent de bas en haut au delà du corps arriè- re 45 vers la sortie 46.
Dans la chaudière à quatre corps représentée sur les Figs. 7 et 12, les tubes bouilleurs 47 relient le corps plein d'eau 43 au corps supérieur avant 41 et sont disposés
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en travers du trajet des gaz du foyer quittant le foyer 48.
Après avoir passé à travers le faisceau de tubes bouilleurs 47, les gaz passent sur les tubes du surchauffeur 49 et ensuite, autour de l'extrémité supérieure de la cloison de chicanage 50, dans le deuxième parcours de gaz 51. Les gaz passent dans celui-ci de haut en bas, sur les tubes 52 re- liant entre eux les corps 43 et 41, ainsi que sur les tubes 53 reliant le corps médian 40 au corps rempli d'eau 43.
Les chambres de vapeur des corps 40 et 41 sont raccordées entre elles par les circulateurs de vapeur 54, et la vapeur provenant du corps 40 se rend au corps de sortie 45 par les circulateurs 55 et 56. La vapeur du corps de sor- tie 45 passe par les tubes de débit 57 au collecteur d'entrée 58 du surchauffeur 49. Du collecteur de sortie 59 de ce sur- chauffeur la vapeur se rend au point d'utilisation. Comme le montre le dessin, un tuyau d'alimentation 60 logé dans le corps 45 est raccordé à un aspirateur 61 et à un dispositif à jets d'eau 62, situés en-dessous du raccord de sortie, un épurateur jumelé 63 étant disposé au-dessus de l'aspirateur.
Les Figs. 8,9, 10 et 11 des dessins montrent une variante qui représente un séparateur centrifuge de vapeur et d'eau et laveur de vapeur. Cette forme d'exécution peut être employée en combinaison avec un corps de sortie de va- peur 45 qui constitue, par exemple, une partie de la chau- dière représentée sur les Figs. 7 et 12. Ce corps est rac- cordé par des circulateurs de vapeur 55 et 56 à un corps disposé plus en avant et est raccordé à un corps plein d'eau par les tubes d'eau 64. L'eau d'alimentation est débitée au corps 45 par le tuyau 60 qui est raccordé à plusieurs tubes montants 65 comportant des ajutages 66 qui débitent dans les entrées tangentielles 67 des séparateurs de vapeur et laveurs
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de vapeur combinés 68.
Ces entrées sont en communication avec la chambre de vapeur du corps 45, de sorte que de la vapeur et de l'eau entrent dans les laveurs 68 tangentiel- lement à une vitesse élevée. La vapeur séparée est déchar- gée axialement par rapport aux laveurs 68 et de bas en haut à travers les tubes de sortie de vapeur 69, pour se rendre à un surchauffeur ou à un point d'utilisation. L'eau est dé- chargée tangentiellement hors des séparateurs et laveurs combinés 68; pour se rendre par les sorties 70 dans le corps 45.
La Fig. 15 montre la disposition d'un densificateur ou séparateur de vapeur et d'eau 71, quand celui-ci est em- ployé pour la séparation primaire d'eau et de vapeur dans le corps 72 du type de chaudière indiqué sur les Figs. 13 et 14 des dessins. Le mélange d'eau et de vapeur déchargé dans le corps par les tubes bouilleurs 73, 74 et 75, ainsi que par les autres tubes bouilleurs, est concentré dans une chambre à haute pression 76 située du côté foyer du corps 72, cette chambre étant séparée du restant du corps par une chicane 77.
Les séparateurs 71 reçoivent le mélange de vapeur et d'eau de la partie supérieure de cette chambre et séparent l'eau et la vapeur, l'eau séparée étant déchar- gée à travers des sorties 9 situées en-dessous du niveau d'eau du corps 72 et la vapeur fusant à travers les sorties 20 dans la chambre de vapeur du corps. Cette chambre de va- peur est raccordée par des tubes de débit 78 à un surchauf- feur désigné par le chiffre 79 sur la Fig. 14. On voit que l'eau se rendant du corps 72 aux tubes descendants de la chaudière est relativement exempte de vapeur et que, étant donné que l'eau provenant du séparateur 71 est déchargée de haut en bas dans la chambre d'eau principale du corps, des niveaux d'eau élevés dans le corps ne peuvent gêner le fonc- tionnement des séparateurs.
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Dans la chaudière représentée sur les Figs. 13 et 14, les gaz du foyer 80 passent à travers le faisceau de tubes bouilleurs 75, dans le premier parcours de gaz 81, et ensuite autour du bord arrière de la cloison de chicanage 82.
Les gaz passent ensuite en avant sur les tubes bouilleurs 83, dans le deuxième parcours de gaz 84. Au-delà des tubes 83, ils s'écartent de la cloison de chicanage 85 et sortent de la chaudière par le troisième parcours de gaz.
La Fig. 17 représente une forme d'exécution de l'invention, dans laquelle des densificateurs ou sépara- teurs de vapeur et d'eau 87 sont montés à l'intérieur du corps de chaudière 88 dans lequel se décharge un mélange de vapeur et d'eau à travers les tubes 89 qui constituent les sorties d'un économiseur à vaporisation. Les séparateurs sont disposés suivant des axes horizontaux et reçoivent le mélange de vapeur et d'eau de l'économiseur à vaporisation, ils en séparent la vapeur et laissent fuser la vapeur à travers les sorties de vapeur 20 dans la chambre de vapeur du corps 88. L'eau séparée du mélange par les séparateurs 87, se rend par les tubes de sortie tangentiels 9 à l'aspi- rateur 61 et au gicleur d'eau 62, disposés en-dessous de l'épurateur jumelé 63. La vapeur passe du corps 88, par les raccords d'évacuation 90, à un point d'utilisation.
La chaudière représentée sur la Fig. 18 comporte un foyer de deux étages, dont le premier étage 100 est chauffé par des brûleurs 101 et 102. Les gaz du foyer passent de l'étage 100, à travers la sortie 103, dans l'étage secon- daire 104. Les parois des deux étages sont de préférence dé- limitées par des tubes bouilleurs, ou par des tubes de re- froidissement des parois, qui sont raccordés dans le cir- cuit-de circulation de la chaudière.
Du second étage 104 les gaz du foyer s'élèvent à
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travers un faisceau de tubes bouilleurs inclinés 105 dont les extrémités supérieures sont raccordées par des collec- teurs 106 et des circulateurs 107 au corps de vapeur et d'eau 108. En raison de la température élevée des gaz du foyer, les circulateurs 107 déchargent de la vapeur et de l'eau dans le corps 108 à vitesse élevée. Dans le corps 108 la vapeur se sépare de l'eau et celle-ci retourne à l'entrée des tubes bouilleurs 105 par les tubes descendants 109. Ceux- ci sont représentés comme étant raccordés, à leurs extrémités inférieurs, aux collecteurs de descente 110.
Dans le corps sont disposés des éléments séparateurs à plaques multiples 63 et 63' qui peuvent s'éendre sur une notable partie de la longueur du corps. En-dessous de l'é- lément séparateur à plaques multiples 63 est disposée une rangée de densificateurs ou séparateurs centrifugeslll à 122 (Figs. 20 et 21). Du côté opposé du corps, en-dessous du sé- parateur à plaquesmultiples 63', est disposée une autre ran- gée de séparateurs 123 à 135. Comme le montrent les dessins, les séparateurs sont montés de manière que leurs axes soient verticaux.
La Fig. 19 des dessins montre les circulateurs 107', 107" et 107"' communiquant avec la section d'entrée 136 du séparateur 114, qui est disposée de manière à débiter par le raccord d'entrée 137, tangentiellement à la chambra de tour- billonnement circulaire du séparateur, la décharge combinée de ces circulateurs. La disposition du raccord d'entrée 137 par rapport à la chambre de tourbillonnement est indiquée sur la Fig. 24 des dessins.
La décharge du mélange de vapeur et d'eau arrivant des circulateurs et entrant dans la chambre de tourbillon- nement du séparateur crée dans cette chambre un mouvement circulaire de façon à développer une haute pression à la
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périphérie de la chambre. L'eau se sépare de la vapeur, qui se décharge du séparateur de bas en haut à travers le séparateur à plaques ondulées 138 pour se rendre aux éléments séparateurs 63 et 63'. La vapeur se décharge ainsi axiale- ment de la chambre de tourbillonnement.
De la zone de plus haute pression située à la pé- riphérie de la chambre de tourbillonnement, l'eau séparée se décharge du séparateur de haut en bas vers l'extérieur sous l'effet d'aubes 139; celles-ci sont logées dans le passage annulaire compris entre l'enveloppe 140 du sépara- teur et la paroi circulaire 141 faisant saillie de haut en bas sur la plaque non-perforée 142 qui constitue le fond de la partie centrale du séparateur. L'eau sépar.ée se décharge ainsi de haut en bas en courants sensiblement limités et à une vitesse élevée telle que la chaudière peut fonctionner sous un niveau d'eau élevé et fournir néanmoins de la va- peur sèche. La vitesse de l'eau séparée se déchargeant du sé- parateur empêche l'eau d'entrer dans le séparateur de la chambre d'eau du corps et de gêner ainsi l'action de sépara- tion.
Le séparateur 143 est représenté sur la Fig. 19 des dessins comme étant raccordé à l'extrémité de sortie du cir- culateur 144 par le tube de traversée 145 qui, comme le montre la Fig. 20, des dessins, est un d'entre un certain nombre de tubes de traversée semblables 146 à 155. Dans cha- que cas, la construction et le fonctionnement du séparateur sont sensiblement les mêmes que peux décrits ci-dessus, le mélange de vapeur et d'eau se déchargeant dans la chambre de ' tourbillonnement du séparateur à une vitesse élevée.
Tous les différents séparateurs sont équipés de raccords d'entrée tangentiels sensiblement analogues au raccord d'entrée 137 du séparateur représenté sur les Figs.19,
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22 et 24 des dessins. Le séparateur 143, représenté lui aussi sur la Fig. 19 des dessins annexés, comporte des rac- cords d'entrée 156 et 157, ce dernier étant raccordé au tube de traversée 145. Les raccords d'entrée 137 et 157 so- lidaires respectivement des séparateurs 114 et 143, compor- tent des brides verticales 158. Ces brides sont fixées ri- gidement et de manière détachable à-des brides respectives 159 et 160 qui ont des dimensions correspondantes et qui font corps, respectivement, avec les sections d'entrée 136 et 157.
Il est clair que tous les séparateurs sont construits de manière analogue afin qu'on puisse les détacher facile- ment en vue de donner accès aux circulateurs raccordés aux séparateurs.
D'autres supports détachables pour les séparateurs sont désignés par 161,162,163 et 164 sur la Fig. 19 du dessin annexé, les supports 161 et 162 étant fixés l'un-à l'autre de manière détachable en 165 et les supports 163 et 164 .étant attachés de manière analogue en 166.
En outre, il est à noter-que les séparateurs 112 et 113 sont disposés de manière que leurs entrées tangentielles soient alimentées par le même groupe de circulateurs. La décharge combinée des circulateurs de ce groupe se divise à l'entrée: une partie entre tangentiellement dans l'un des séparateurs sensiblement contigus, tandis que la partie res- tante entre dans l'autre séparateur. Les séparateurs 120 et 121 sont disposés de manière analogue.
Des séparateurs indiqués sur la Fig. 20 des dessins, 125, 126, 132 et 133 sont représentés comme étant raccordés respectivement aux extrémités de sortie des tubes d'eau as- cendants 167 à 170 de la paroi. Ces tubes ascendants sont raccordés à des collecteurs d'eau de la paroi, tels que le collecteur 171 montré sur la Fig. 18. Ce collecteur est rac-
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cordé par les tubes de paroi 172 du foyer au collecteur in- férieur 173 qui comporte des raccords appropriés pour assu- rer un débit d'eau adéquat à ce collecteur. De manière ana- logue, le collecteur de paroi d'eau supérieur 174 situé du côté opposé du foyer, peut être raccordé à des tubes ascen- dants appropriés se déchargeant dans le corps 108 et rac- cordés tangentiellement à d'autres séparateurs.
Le collecteur 174 est raccordé par les tubes de paroi 175 à un collecteur intermédiaire 176 d'où partent des tubes de paroi 177 s'é- tendant suivant le ciel et un côté de l'étage primaire 100 du foyer. Ces tubes sont raccordés, à leurs extrémités in- férieures, au collecteur 178 d'où partent des tubes de fond 179 allant au collecteur 180. D'autres tubes de paroi 181 et 182 raccordent le collecteur inférieur 180 au collecteur in- termédiaire 176. Le collecteur 180 est raccordé par des tubes 191 au collecteur inférieur 192.
Les tubes supérieurs du faisceau de tubes bouilleurs comportent des parties verticales 183 raccordées à un collec- teur 184 qui a son tour est raccordé par des circulateurs 185 au corps 108. Ces parties verticales 183 des tubes séparent entre eux deux parcours de gaz parallèles 186 et 187. Dans le parcours de gaz 187 est disposé le surchauffeur 188, tandis qu'un élément d'économiseur 189 est disposé dans le parcours 186. Le restant 190 de l'économiseur porte sur les deux parcours de gaz.
L'appareil de séparation de vapeur et d'eau, décrit ci-dessus, peut être considéré comme séparateur à étages multiples. Dans le premier étage, la séparation de vapeur et ¯d'eau se produit dans plusieurs zones de séparation avec les- quelles les circulateurs de vapeur et d'eau communiquent directement et séparément.
La séparation de vapeur et d'eau - opérée dans cet étage peut être appelée une séparation forcée
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produite ,par la force centrifuge à l'intérieur des séparateurs 111 à 135 dont l'effet est d'obliger les décharges de vapeur et d'eau à vitesse élevée à provoquer la séparation, de dé- charger des différentes zones du premier étage de séparation l'eau séparée, et de coopérer avec les autres étages de séparation pour empêcher que le fonctionnement de la chau- dière sous un niveau d'eau élevé et à un régime de capacité élevée, gêne le débit de vapeur sèche.
On peut considérer que le second ,étage de sépara- tion de vapeur et d'eau se situe dans des zones distinctes dont le nombre correspond à celui des zones du premier étage de séparation et qui sont représentées par les sépa- rateurs à plaques ondulées 138 qui sont indiqués plus spé- cialement sur la Fig. 22 des dessins.
Le troisième étage de la séparation de vapeur et d'eau se situe dans les éléments de séparation à plaques multiples 63 et 63' et dans des zones disposées par rapport aux zones du premier et du deuxième étages de séparation de manière que la vapeur provenant de plusieurs zones de sépa- ration du premier et du deuxième étages passe à une seule zone du troisième étage de séparation. En d'autres termes, plusieurs séparateurs centrifuges sont disposés de manière que la vapeur y séparée passe à un troisième étage dé sépara- tion commun à plusieurs séparateurs centrifuges. A certains régimes de capacité élevée de la chaudière et de niveau d'eau élevé dans le corps, une certaine quantité d'eau peut quit- ter avec la vapeur les étages de séparation primaire et secondaire, et cette eau se sépare alors dans le troisième étage.
Dans les dispositions décrites ci-dessus, où les décharges provenant de tubes montants ou ascendants sont débarrassées de.vapeur par les densificateurs ou séparateurs
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centrifuges, on obtient des avantages pour la circulation en raison de la densité relativement élevée de l'eau circu- lant dans les tubes descendants. Ainsi par exemple, sur la Fig. 18, la densité du fluide contenu dans les tubes descendants 109 est relativement grande sur toute leur hauteur, de sorte que le rapport des densités des fluides dans les tubes descendants 109 et dans les tubes ascendants ou circulateurs 107 est plus grand que ce serait le cas dans des conditions analogues. On profite ainsi de l'avan- tage que l'allure de circulation est accélérée. En outre, le fluide entrant dans les tubes bouilleurs contient une assez grande proportion de liquide.
Par suite, le risque que les tubes,bouilleurs soient endommagés en raison d'un chauf- fage local trop intense de certaines parties de ces tubes, inhérent aux régimes de fonctionnement à capacité élevée, se trouve diminué ou complètement écarté.
Il est à noter qu'en procurant des dispositifs qui diminuent la quantité de vapeur emportée par le liquide du corps de vapeur et de liquide aux tubes bouilleurs et en augmentant la quantité de liquide recueillie par ces tubes à la suite d'une accélération de l'allure de circulation, l'invention fournit un moyen d'accroître sans danger la pro- duction du générateur de vapeur.
Il est à noter en outre qu'on a décrit ci-dessus des dispositifs qui procurent un moyen efficace de débiter d'un corps de vapeur et de liquide une vapeur sensiblement exempte d'eau, même quand le niveau d'eau dans le corps dépasse dans une certaine mesure le niveau normal.
Les séparateurs décrits ci-dessus peuvent être d'une construction légère étant donné qu'ils ne sont appelés à résister qu'à de faibles différences de pression; il n'est pas nécessaire de ménager des trous supplémentaires dans le
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corps pour servir de sièges à des tubes ; lesséparateurs peuvent être enlevés aisément pour inspecter et nettoyer les tubes et ils sont efficaces sous des dimensions telles qu'on peut les installer dans le corps sans en rendre dif- ficile l'accès et sans réduire notablement la chambre de sé- paration 'effective de vapeur et d'eau du corps.
REVENDICATIONS
1.- Corps de générateur de vapeur équipé de plu- sieurs dispositifs de séparation centrifuges disposés dans le corps et agencés pour recueillir des courants de vapeur et de liquide circulant à une Vitesse élevée appropriée et pour séparer par la force centrifuge le liquide de la vapeur.
2.- Générateur de vapeur aquatubulaire comportant un corps agencé pour recueillir une décharge de liquide et de vapeur et équipé de plusieurs dispositifs de séparation centrifuges disposés dans le corps et agencés chacun pour recueillir la vapeur et le liquide circulant à une vitesse élevée appropriée.
3.- Générateur de vapeur aquatubulaire à circulation naturelle, comportant un corps agencé pour recueillir une décharge de liquide et de vapeur etéquipé de plusieurs dispo- sitifs de séparation centrifuges disposés dans le corps et raccordés dans le système circulatoire pour recueillir des courants de liquide et de vapeur, et agencés pour séparer la vapeur du liquide et pour décharger le liquide dans une sec- tion de tubes descendants du système circulatoire.
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