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" Chaudières à vide perfectionnées."
La présente invention est relative à des chaudières à vide, et particulièrement au type de chaudière employé ordinairement pour la concentration des sirops de sucre. Ce type est 'généralement connu par les spécialistes sous le nom de type à tube vertical, c'est-à-dire type possédant une boîte à tubes pourvue d'un tuyau de descente à travers lequel la masse,,de circulation que l'on concentre, descend vers l'espace situé sous la boîte à tubes, et de plusieurs tu bes verticaux à travers lesquels la masse de circulation mon- te vers l'espace situé au-dessus de la boîte à tubes.
La présente invention a pour objet principal de fournir des moyens perfectionnés pour faciliter la séparation entrele courant ascendant et le courant descendant de la masse de circulation au-dessus de la boîte tubes, en forçant le courant ascendant qui contient les vapeurs à monter @@ à la , surface de la masse contenue dans la chaudière sans gêner le
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courant descendant qui a été débarrassé de ses vapeurs, de sorte qu'une plus grande différence de température existe entre le courant ascendant et le courant descendant, et que la descente de ce dernier en est accélérée.
Une particularité principale de l'invention consiste à fournir une chaudière à vide comprenant une boîteà tubes d'un dispositif tubulaire disposé au-dessus du tuyau de des- cents de la boîte à tubes, ce dispositif tubulairefournissant; un passage à la masse descendant vers le tuyau (le descente et étant pourvu de parties périphérique, espacées verticale- ment, qui ont respectivement des surfaces extérieures s'éva- sant vers le haut, de manière à t'aire dévier la masse de cir- culation s'élevant au voisinage du dispositif tubulaire et à l'éloigner de la masse de circulation qui descend dans le passage.
Une autre particularité de la présente invention consis- te à munir la chaudière à vide de plusieurs éléments annulai- res, espacés verticalement, disposés au-dessus du tuyau de descente de la boîte à tubescoaxialement par rapport celui- ci, chacun des éléments annulaires ayant une surface extérieu- re inclinée fers le haut et vers l'extérieur.
Une autre particularité de l'invention consiste à munir la chaudière à vide d'un élément tubulaire qui est disposé au-dessus du tuyau de descente de la boîite à tubes et qui est pourvu de plusieurs séries de vannes, courbées, espacées verticaleaent,et dont chacune a une surface extérieurs incli- née vers le haut et vers l'extérieur.
Enfin une autre particularité de l'invention consiste à prévoir dans la chaudière une zone de circulation élargie au-dessus .le la botte à tubes et un dispositif tuoulement, dis- posé au-dessus du tuyau de descente de la boîte 9 il tubes,ce dispositif ayant des parties périphériques, espacées verti- calement pourvues de surfaces extérieures s'évasant vers le
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haut de manière à faire dévier la masse de circulation s'éle - vant à son voisinage vers l'extérieur vers ladite zone élar- gie.
D'autres particularités plus précises de la présente in- vention qui sont constituées par des forces avantageuses de réalisation, par des combinaisons et des relations entre par ties apparaîtront ci-dessous et seront signalées dans les revendications.
Dans les dessins :
La figure 1 représente une forme de réalisation de l'invention appliquée à une chaudière à vide de construc- t ion normale..
La figure 2 est une vue fragmentaire, en coupe, suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 représente une chaudière à vide à zone de circulation augmentée laissant voir la forme de l'inven- tion représentée dans les figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention, montrant les parties voisi- nes de la boîite à tubes qui y est associée.
La figure 5 est une vue en plan de la forme de réalisa- tion de l'invention représentée dans la figure 4 .
La figure 6 est une vue similaireà la figure 4 mon- trant encore une autre forme de réalisation de l'invention.
La figure 7 est une vue en plan de la construction re- présentée dans la figure 6.
La figure 8 représente encore une autre forme de réali- sation de l'invention, appliquée à une chaudière à vide àboite à tubes
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=ee.:!e.aG.'F4a du type "flottant".
Ladfigure 9 est une vue fragmentaire, en coupe, sui- vant la ligne 9-9 de la figure 8.
En ce qui concerne plls particulièrement les figures 1 et 2 des dessins, 1 indique le corps d'une chaudière àvide
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de constnuction standard 3t 2 une boîte à tubes ayant un tuyau de descente central 3 entouré le plusieurs tubes verticaux 4 qui ont supportes par des plaquer porte-tu- bes supérieures et inférieures 5 et 6 respectivement. La vapeur est admise à la boîte à tubes pDr un orifice d'ad- mission 7 et le condensât de vapeur est recueilli dans une gouttière d'égoutage 8 , dont ilpeut être évacué par un ou plusieurs tubes 9.
Le fond de la chaudière est pourvu d'un tuyau d'admis- sion 10, par lequel le sirop à concentrer est admis,et est également muni d'un orifise de sortie 11 par lequel la mas- se concentrée est déchargée de la chaudière. La partie su- périeure de la chaudière se rétrécit intérieurement de ma- nière à former un dôme 12 au-dessus duquel est disposé,dans une partie de la chaudière indiquée en 13, un séparateur d'eau et de vapeur ou appareil économiseur (non représen- té). Un orifice de sortie de vapeur 14 relie le séparateur d'eau et de vapeur à l'extérieur de la chaudière.
En fonctionnement normal de la'chaudière à vide, la quantité initiale de sirop admise à la chaudière suffit pour couvrir la plaque porte-tubes supérieure 5, le niveau at- teint ordinairement par la quantité initiale de charge étant indiqué par le trait mixte 15, Grâce à l'admission de vapeur dans la boîte à tubes 2 et au vide existant à l'intérieur de la chaudière par suite de la condensation des vapeurs extraites par l'orifice de sortie 14 au moyen' d'un condenseur approprié (non représenté), la masse bouil- lante se dirige normalement vers le haut dans les tubes 4 et vers le bas dans le tuyau de descente 3.
Au fur et à mesure de l'augmentation de concentration du sirop, de nouvelles quantités de celui- ci sont progressivement admi- ses dans la chaudière à vide à travers le tuyau d'admission 10, On peut prévoir l'existence de plusieurs tuyaux d'ad- mission pour faciliter la formation de cristaux de la
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manière ordinaire . L'admission de sirop continue jusqu'à ce que le contenu de la chaudière atteigne le niveau d'évacuation indiqué par le trait mixte 16.
Dans la construction standard de chaudières à vide, dans lesquelles on n'essaye pas de séparer le courant ascendant et le courant descendant de la masse en circulation au-dessus de la boite à tubes, la masse ascendante contenant des bulles de vapeur converge vers le centre de la chaudière et au lieu de monter à la surface de la masse où les bulles en- traînées seraient libérées, une grande quantité prend le chemin le plus court de retour au côté inférieur de la boîte à tubes et par conséquent gêne et retarde la descente des oourants de circulation provenant de la surface .Pour remé- dier à cet inconvénient, un dispositif tubulaireest prévu au-dessus du tuyau de descente de la boîte à tubes.
Ce dispo- sitif garantit un passage pour la masse de circulation descen- dante et a une forme telle qu'il oblige pratiquement tous les courants de circulation ascendante à atteindre le niveau supérieur de la masse, où les bmlles de vapeur entraînées seront libérées. 'tant donné que la masse ascendante est obligée d'atteindre le niveau supérieur avant de retourner à la boîte à tubes, une différence de température suérieure à celle que l'on constaterait normalement existe entre le courant ascendant et le courant descendant, et la circula- tion de la masse est, par conséquent, accélérée .
L'augmen- tation de la vitesse de circulation résulte également du fait que la différence de densité entre le courant ascendant et le courant descendant est augmentée par suite de l'élimination pratiquedes bulles de vapeur dans les courants descenda nts.
Dans la forme de réalisation de l'invention représen- tée dans les figures 1 et 2, le dispositif tubulaire 17 destiné à séparer les courants ascendants et les courants descendants comprend plusieurs éléments annulaires 18 espa-
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@és verticalement et situas au-dessus du tuyau de descente 3 de la boîte à tmbese Le dispositif 17 et le tuyau de descen- te 3 sont coaxiaux de sorte que la masse de circulation descen- dante se dirige verticalementvers le tuyau de descente. @ha- que élément annulaire est pourvu d'une surface extérieure 19 allant en s'évasant vers le haut de manière à faire dé- vier la masse de circulation montant des tubes 4 pour que
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celle-ci s'éloigne de la colonne de ma:
,3e de ci"'oulati''n descendant à l'intérieur des éléments annulaires. Des élé- ments annulaires de surface extérieure appropriée peuvent être formés facilement en donnant à une tôle métallique des formes de sections tronconiques renversées.
Les éléments annulaires peuvent être rigidement reliés ensemble et être montés de manière appropriée à l'intérieur de la chaudièrè à vide . Ainsi plusieurs éléments angulaires 20 peuvent être fixé'?, par exemple, par soudure aux parois du tyau de descente .
Les bords inférieurs des éléments an- nulaires peuvent être soudés aux parties voisines des élé- ments angulaires 20 et leurs parties supérieures peuvent être reliées aux éléments angulaires par des consoles 21
L'élément annulaire inférieur 18 est placé à une distan- ce suffisante au-dessus de la plaque porte-tubes supérieure de la boîte à tubes pour permettre la circulation de charge
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initiale admise dans la chaudière, cctt:") ,--,t<.;.l':. 7.tt:ina,nt habituellement le niveau indiqué par la ligne 15.
Tous les éléments annulaires sont espacés de manière à .fournir des
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ouvertures ou passages Je.'\Jlett'.!1t. Îi la masse se '')U'!.l'1t à l'intérieur de la chaudière d'entrer dans le passage formé par les éléments annulaires à des niveaux compris en- tre le niveau de cuisson inférieur 15 et la partie supérieure du dispositif tubulaire . En outre, l'élément annulaire supé- rieur est disposé en dessous du niveau de cuisson supérieur 16
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Quand la chaudière est remplie, la direction générale de cir- culation est indiquée par les flèches de la figure 1 .
La chaudière à vide représentée dans la figure 3 est du même typegénéral que cellemontrée dans la figure 1, les parties correspondantes des deux chaudières étant désignées par les mêmes notations de référence . Toutefois, le corps de la chaudièrereprésentée dans la figure 3, va en s'évasant versle haut et vers l'extérieur , comme indiqu é en 22, de sorte que la partie de la chaudière située au-dessus de la boite à tubes est d'un diamètre supérieur à celui de cette dernière.. Etant donné que la masse de circulation possède une'Zone de circulation agrandie au-dessus de la boîte à tu- be,
la colonne hydrostatique de liquide au-dessus de la pla- que porte-tubes supérieure est moindre que pour la même volu- me de liquide et la même zone de surface de chauffe que dans le type normal de chaudière montré dans la figure 1.
Il en résulte que la résistance à la circulation est réduite et que la température d'ébullition qui .existerait normalement à la surface de chauffe dans une masse en repos, est égale- ment réduite. La zone de circulation agrandie entre les éléments annulaires 18a (qui sont de la même construction que les éléments annulaires 18,des figures 1 et 2), et les ' cotés de la chaudière laisse plus d'espace pour le dégage- ment des bulles de vapeur de ,sorte que la contrepression dans la région des tubes est moindre et que, par conséquent,la liberté de circulation est plue grande .
Comme la vitesse de circulation est plus élevée, la température de la masse est plus basse et le dégagement de vapeurs de la masse est plus grand, la vitesse de transmission de la chaleur à la masse étant augmentée et le temps d'ébullition réduit en conséquen- ce, On se rend compte que les nombreux avantages résultant de l'existence d'une zone decirculation agrandie sont, en grande partie, rendue possible par le fait qu'on munit la chaudière d'un dispositif tubulaire, analogue à celui consti-
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tuépar les éléments annulaires 18a., ce dispositif ayant pour effet de faire dévier la masse de circulation ascendante vers la zone élargie-, Etant donné l'augmentation de la vitesse de circulation et lemélange parfait des masses présentes dans
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la chaudière résultant de l'accroi33s;n:
mt de la zone de cir- culation et de l'existence des éléments annulaires 18a, une plus grande uniformité dans la formation des grains est ren- due possible.
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Dans la forme de rÓo.li",lti..)'1 de l'invention r epr. éseu- tée aux figures 4 et 5, le dispositif tubulaire 23, qui a pour but de faciliter la séparation des courants ascen- et
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dants'eàcer.de.nt.3 de la mae -le circulation se trouvant dans la chaudière, est formé de plusieurs séries de vannes recourbées, espacées verticalement, et désignées respestivet ment par les notations de référence 23, 24, 25 et 26.
Les
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extrémités voisines J.-3 séries coiiti.iL;;9i 1 Tc6.;i ' 1.) ;J.vnt avantageusement s'appuyer et être fixées,par exemple, car
27 soudure , des éléments/s'étendant vers le haut, qui sont rigidement fixés, à leurs extrémités inférieures à la )la- que porte-tubes supérieure 28 de la boîte à tubes pourvue d'un tuyau de descente 29 entouré de plusieurs tubes verti- caux 30.
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Les slarflaces extérieures des V?:?';',, 1.3 '';:1-,}U'3 '3:Lj.," sont inclinées vers le haut et vers l'extérieur de manière à faire dévier la masse de circulation ascendante des tubes 30 et à l'éloigner de la colonne de matière de circulation des-
1 cendant à 1''intérieur du passage constitué par les vannes.
Les vannes d'une série sont décalées par rapport aux vannes d'une ou de plusieurs autres séries, de sorte que le disposi- tif tubulaire comprend un nombre d'ouvertures périphériques supérieur à celui des dispositifs tubulaires montrés dans les figures 1 et 3. Bien que les vannes 23 et 24 soient, à la figure 4 , décalées par rapport aux vannes 25 et 26 , il
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est évident que ces vannes peuvent être décalées d'une autre manière et qu' on. peut emnloyer un nombre plus grand ou plus petit de séries de vannes.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée aux figures 6 et 7, le dispositif tubulaire est formé de deux éléments hélicoïdaux 31 et 32, dont les circonvolutions sont respectivement espacées verticalement l'une de l'autre pour permettre à la masse circulant à l'intérieur de la chaudière à vide de déborder à bout niveau dans le passage formé par les éléments hélicoïdaux. La surfaee extérieure de cha cun des éléments hélicoïdaux est inclinée vers le haut et vers l'ex- térieur de manière à faire dévier la masse de circulation venant des tubes 33 et à l'éloigner de la colonne de masse de circulation descendant à l'intérieur du passage constitué par les éléments hélicoïdaux .
On peut évidemment employer plûsieurs éléments verti- caux 34 qui sont rigidement fixés à leurs extrémités infé- rieures à la boite à tubes. De cette façon, les éléments hélicoïdaux sont maintenus rigidement en position verticale par rapport au tuyau de descente 35 de la boîte à tubes, Chaque circonvolution des éléments hélicoïdaux peut être fixée à un ou plusieurs éléments verticaux 34 par soudure et par des consoles 36.
Le mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 8 et 9 est principalement agencé pour être employé avec une chaudière à vide à boîte à tubes dite "flottante" c'est-à-dire une boîte à tubes, dont la périphérie est espacée des parois voisines de la chaudière,de manière annulaire à former dans la chaudière un tuyau! dedescente circulaire 37 qmi entoure la boîte à tubes, le tuyau central de descente 38 habituel étant maintenu , Comme la chaudière à vide repré- sentée aux figures 8 et 9 est, à part la boîte à tubes et la forme de réalisation de l'invention qui y sont montrées, de construction sensiblement identique à celle de la chaudière
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à vide illustrée dans les figures 1 et 2, les pièces ana- logues des deux chaudières sont désignées par les mêmes notations de référence.
Dans le type de chaudière à vide à. boîte à. tubes "flottante" ,,représenté aux figures 8 et 9, le tuyau de descente central 37 est ordinairement plus petit que jans le type à boîte à tubes conventionnelle de chaudière illus- tré dans la figure 1, et l'effet de circulation du au tuyau annulairede descente :37 est pratiquement entièrement annulé à cause de la @@@ culation ascendante dans les tubes extérieurs 39 qui s'étendent au voisinage de la périphérie de la chaudière .
Pour éliminer cet incon@énient et égale- ment pour faciliter la séparation entrela msaaedescendant vers le tuyau central de descente et la tuasse ascondente, on emplois deux dispositifs tubulaires 40 et 41 pratique- ruent concentriques, qui peuvent respectivement être formés de plusieurs éléments annulaires 42 et 43 espacés vertica- lement.
Les éléments annulaires 42 du dispositif tubulaire intérieur 40, qui peuvent être convenablement montés sur des éléments verticaux 44 fixés par leurs extrémités infé- rieur esà la boîte à tubes fournissent un passade pratique- ment vertical pour la masse de circulation descendant vers le tuyau central de descente, et les éléments annulaires 43 du dispositif tubulaire extérieur 41, qui peuvent être montés sur des éléments verticaux 45 fixés par leurs extré- mités inférieures aux cotes de la chaudière, formant avec les côtés de la chaudière un passage annulaire pour la '.nasse de circulation descendant vers le tuyau annulaire de descen- te,
Les éléments annulaires 42 ont des surfaces extérieures 46 allant en s'évasant vers le haut de manière à faire dévier vers l'extérieur la masse de circulation venant des tubes 39 et avoisinant@le tuyan central de descente. Les
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éléments annulaires 43 ont des surfaces intérieures 47 s'éva- sant vers'le bas de manièreà faire dévier vers l'intérieur la masse de circulation venant des tubes 39 avoisinant la périphérie de la chaudière. Pendant le fonctionnement de la chaudière, le courant de circulation ascendant contenant des bulles de vapeur sera plus ou moins renfermé dans l'es- pace annulaire formé par les deux dispositifs tubulaires, et ne gênera donc pas la masse de circulation relativement froi- de, descendant de la surface supérieure.
Les espaces verticaux prévus entre lés parties arquées, circulaires ou hélicoïdales des différents dispositifs tu- bulaires prévus dans les chaudières à vide montrées et dé- crites dans le présent mémoire, constituent des ouvertures périphériques, à travers lesquelles la masse de circulation montant au voisinage du dispositif tubulaire est déviée vers l'extérieur.
Grâce à la description donnée ci-avant, on remarquera qu'on a inventé des moyens simples et efficaces pour forcer la masse ascendante à atteindre la surface de la charge, de manière à empêcher toute collision entre le courant ascen- dant contenant les bulles de vapeurs et le courant descendant qui en a été débarrassé au niveau d'ébullition supérieur.
Quand on guide de cette manière la circulation de la masse, le courant descendant est plus froid qu'il ne serait autrement et la rapidité de sa descente est également beaucoup plus grande.
Bien que diverses variantes de formes de réalisation de la présente invention aient été illustrées et décrites, d'autres formes de réalisation de celle-ci appartenant au domaine et à l'esprit de l'invention tels qu'ils sont défi- ni dans les revendications suivantes apparaîtront auspé- cialistes.