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Elément de chauffe pour générateurs de vapeur à haute pressioh et à chauffage indirect ou appareils analogues.
La présente invention se rapporte à un-élément de chauf- fe pour générateurs de vapeur à haute pression et à chauffage indirect ou appareils analogues, élément qui est constitué par des tubes disposés dans un corps cylindrique et reliés par leurs extrémités à des chambres collectrices et distributrices verti- cales. Cet élément est transportable dans le corps cylindrique et hors- de celui-ci à travers le trou d'homme situé dans le fond de ce corps, et il est relié aux conduites d'admission et d'évacua- tion du fluide calorifique, situées à l'extérieur du corps cy- @
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lindrique, par des tubulures de passage qui traversent la paroi de ce corps cylindrique.
Avec cette disposition, il faut résoudre le problème qui consiste à établir l'élément de chauffe de manière à pou- voir loger une surface de chauffe assez grande dans le corps cylindrique du générateur de vapeur à haute pression ou appa- reil analogue. Mais il faut aussi tenir compte de la possibili- té de monter et de démonter de tels éléments de chauffe à tra- vers le trou d'homme de dimensions usuelles. Le nombre des tu- bulures de traversée doit enfin être réduit au minimum.
La solution de ce problème est particulièrement dif- ficile en ce qui concerne les générateurs de vapeur ou appa- reils similaires fonctionnant à haute pression. Si des capa ci- tés ou réservoirs cylindriques sont destinées à des échangeurs de chaleur à basse pression, on ménage dans les corps de cylin- dre des trous d'homme relativement grands, à travers lesquels on peut évidemment monter et démonter des éléments de chauffe de dimensions importantes. Quand, au 'contraire, l'échangeur de chaleur est le siège d'une haute pression, comme c'est le cas pour les générateurs de vapeur, accumulateurs et appareils ana- logues récents à haute pression, la réalisation de grands trous d'homme rencontrerai.! des difficultés.
En effet, les fortes épaisseurs de tôle nécessaires impliquent alors sur les fonds de cylindres des accumulations de matière première qui ne p eu- vent pas faire partie intégrante du bloc de paroi plein, mais doivent être rapportées par soudure ou par forgeage. C'est pour- quoi, dans la mesure du possible, on établit les corps cylin- driques des générateurs à haute pression ou des appareils analo- gues exclusivement avec des trous d'homme de petites dimensions (par exemple conformément aux tendances de la normalisation), de 300 x 400 mm. d'ouverture, environ.
De petits trous d'homme de
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ce genre sont naturellement d'une réalisation plus simple que.-. ceux de grandes dimensions. On,parvient, de plus, à. un abaisse- ment du prix de revient et à des délais de 'livraison plus courts pour les ,corps cylindriques.
Mais dans le cas de générateurs de vapeur à haute pression et à chauffage indirect et des installations sembla- bles, ces avantages-très désirables, sont compensés par l'in- convénient suivant : avec des éléments de chauffe dont les diè mens ions' sont limitées, dans la constructionconnue, par- la pos- sibilité de monter et de démonter ces éléments à travers -les ouvertures de grandeur usuelle des trous d'homme, il est fré- quemment difficile d'obtenir dans le corps cylindrique la sur- face de chauffage indirect nécessaire.
C'est pourquoi, d'une façon générale, on n'a pas dnoi- si jusqu'à maintenant, pour les 'éléments- de chauffe -et leurs chambres, une, hauteur supérieure au grand axe du trou d'homme, sinon lé montage et le démontage des éléments de chauffe à tra- vers le trou d'homme' seraient impossibles. Par suite, la capacité d'eau et, en général, la capacité du corps, cylindrique ne sont.
, pas occupées dans une mesure suffisante par la surface de chauf- fe. Il vient immédatement à l'esprit de superposer purement et simplement plusieurs éléments de chauffe individuels connus, de ce genre. Mais il est alcrs nécessaire-,de prévoir une percée ou traversée-de la tôle du 'cylindre pour chaquà élément de chauffe, afin de pouvoir introduire et faire'évacuer le fluide de chauffage ou son eau de condensation. Or, les percées de la tôle du corps cylindrique affaiblissent la paroi. On doit donc prévoir des renforts spéciaux'ou bien pratiquer les percées dans le fond du corps cylindrique., Il est d'ailleurs toujours avanta- geux, même dans ce cas, de réduire le nombre des percées.
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La présente invention satisfait aux différentes exi- gences qui viennent d'être rappelées, par le fait que deux ou plus de deux chambres collectrices et de distribution, dont la hauteur est plus petite que le grand axe d'un trou d'homme de grandeur usuelle, sont disposées verticalement les unes au- dessus des autres et sont reliées par des tubulures ou des or- ganes analogues. Ces tubulures peuvent être rapportées par dud- geonnage, par soudure ou autrement. Les éléments de chauffe superposés constituent un seul bloc élémentaire plus grand, composé, pour lequel une seule percée de la paroi du corps cy- lindrique est nécessaire.
Le montage et le démontage de cet élément plus grand sont cependant facilités, par le fait que, pour le démontage, par exemple, il suffit de sectionner la tu- bulure de raccord, et pour le montage, on introduit les élé- ments partiels et on les assemble par la tubulure. Il est donc possible de monter, et de démonter l'appareil échangeur de cha- leur par l'ouverture d'un trou d'homme de grandeur usuelle, quoique la hauteur de l'échangeur de chaleur monté dans le corps cylindrique soit notablement supérieure au grand axe du trou d'homme. La disposition selon l'invention supprime non seulement les inconvénients des éléments de chauffe connus, pour les générateurs de vapeur à haute pression et à chauffage indi- rect ou les appareils analogues, mais elle offre encore les avantages ci-dessus rappelés.
La description qui va suivre en regard du dessin an- nexé, donné à titre d"exemple non limitatif, fera bien compren- dre de quelle manière l'invention peut être réalisée, les par- ticularités qui ressortent tant du texte que du dessin fasant, bien entendu, partie de celle-ci.
Les fig. 1 et 2 sont des coupes verticale et horizon- tale par l'axe du corps cylindrique, d'une disposition conforme à l'invention.
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La fig. 3 est une coupe transversale, par III-III de la fige 1.
La fig. 4 est une coupe verticale d'une chambre col- lectrice et de -distribution, à échelle agrandie.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig.4.
Dans un corps cylindrique 1, par exemple le corps de chaudière supérieur d'un générateur de vapeur, partiellement rempli d'eau pour la production de vapeur motrice, sont placés les éléments de chauffe constitués par des tubes 2 coudés en épingle à cheveux. Les tubes 2 sont juxtaposés et superposés en grand nombre: Les- extrémités de ces tubes sont engagées dans -la paroi d'une chambre de distribution 3, et d'une cham- bre collectrice 4 (fig. 4) . Dans la forme de réalisation re- présentée, on suppose que la chambre distributrice 3 et la, chambre collectrice 4 forment un corps de pièce commun, dont 1 espace intérieur est partagé par- une cloison 5: Selon l'in- vention, on superpose au moins deux de ces chambres, comme le montrent les fige 1, 3 et 4.
Les capacités intérieures des chambres 3 et 4 communiquent par des tubulures courtes 6, qui ..sont fixées par dudgeonnage. A cet effet, les chambres 3 et 4 supérieures comportent des orifices obturés par des tampons çy- lindriques 7 et qui servent à l'introduction d'un outil de man- drinage. Les chambres inférieures 3 et 4 doivent aboutie à l'extérieur, à travers la paroi du corps cylindrique-.!,afin d'y recevoir, le raccordement aux conduites d'admission 8 et d'évacuation 9 du fluide transmetteur de chaleur, par exemple la vapeur et son eau de condensation.
Le bloc commun des cham- bres 3 et 4 est pourvu, à cet effet, d'une tubulure de tra- versée 10 qui comporte une cloison séparatrice 11 dans la di- rection de la cloison de séparation 5, de sortu'un coté sert
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à l'admission du fluide thermique dans la chambre de distribu- tion 3 et l'autre coté, à l'évacuation des produits de conden- sation hors de la chambre collectrice 4. Les chambres extrêmes inférieures 3 et 4 comportent en outre un avant-corps 12 qui doit être pressé de façon étanche contre la surface intérieure de la paroi du corps cylindrique avec interposition d'une garniture d'étanchéité 13.
Dans c'e but, une bride 14 est fixée, par- exemple à l'aide d'une partie taraudée, sur la tubulure de traversée à l'extérieur du corps cylindrique du générateur. Des boulons de pression 15 (fig.l) vissés dans la bride 14, prennent appui ex- térieurement sur la paroi du corps' cylindrique et, par suite , attirent les tubulures 10 contre la paroi intérieure de ce corps cylindrique. Les extrémités des conduites d'admission et d'éva- cuation 8 et 9 du fluide thermique sont encore munies de brides terminales 16 qui doivent être appliquées contre les brides 14.
Ce résultat est obtenu au moyen d'écrous 17 susceptibles d'être vissés sur les boulons de pression 15 et qui agissent sur les brides terminales 16.
Chaque élément de chauffe comporte un certain nombre de tubes 2 dont les extrémités sont reliées respectivement.. à une chambre de distribution 3 et à une chambre collectrice 4.
On voit sur la fig. 1 que la hauteur d'un tel élément correspond en substance au grand axe du trou d'homme 18 situé au fond anté- rieur du corps cylindrique. Deux de ces éléments ou davantage sont superposés à l'intérieur du corps cylindrique et les capacités intérieures des chambres 3,4 communiquent par les joints tubulai- res 6 qui sont fixés au moyen de mandrins ou d'outils analogues que l'on introduit à travers les chambres supérieures après en avoir enlevé les tampons obturateurs 7. Quand il faut démonter les éléments de chauffe hors du générateur, on sectionne les joints tubulaires 6 et l'on peut alors sortir les éléments un par un à travers le trou d'homme 18.
Selon la disposition visible aux
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fige -1 et 2, les chambres de. deux éléments voisins sont réci- proquement décalées dans ,le sens- de la longueur du corps cylin- drique. Dé même, on voit sur la fig. 4 que les endroits où les extrémités des tubes pénètre-nt dans les chambres sont décalés en hauteur les uns par rapport aux-autres. -
Les figures 1 à 3 montrent, d'autre part, què le volume affecté à l'eau de remplissage du corps cylindrique 1 est occu- la pé d'une 'manière/plus c'ompacte possible par des tubes de chauffe.
Cela serait irréalisable si les chambres de distribution et les chambres collectrices n'étaient pas réparties et reliées entre elles de la manière décrite. Dans cette hypothèse, chaque cham- ,bre nécessiterait une percée de la tôle du corps cylindrique, ce qui affaiblirait la paroi et obligerait à prévoir un renfor- cement correspondant, de la tôle du cylindre pour garantir la sé- curité de service. Mais le poids et le prix de revient du corps cylindrique en seraient accrus. Cet inconvénient est supprimé d'une façon simple par la superposition -des chambres partielles et la communication de leurs capacités intérieures par les joints tubulaires.
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