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Perfectionnements aux groupes propulseurs marins à vapeur.
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La présente invention se rapporte à un. groupe propulseur marin, comportant des moteurs de marche avant et de marche arrière et fonctionnant avec de la vapeur qui, pour la marche avant, est fournie à l'état surchauffa. Pour des raisons qu'on saisira aisément, les turbines de marche arrière sont conçues pour fonctionner avec une puissance moindre que celle des turbines de marche avant. Par conséquent, et pour éviter une surchauffe élevée de la vapeur passant d'une turbine de marche arrière vers le condenseur associé, le surchauffage de la. vapeur lorsque celle-ci est fournie en vue de la marche arrière doit être interrompu ou réduit.
L'invention a pour but d'assurer la "températion" (terme qui sera utilisé dans la présente pour désigner l'abaissement de la température de la vapeur surchauffée) de la. vapeur pendant la marche arrière, et cela d'une manière applicable aussi bien lorsque la vapeur est produite par une chaudière fonctionnant avec plusieurs sorties de gaz que lorsque cette vapeur est produite par une chaudière fonctionnant avec une seul sortie de gaz, le but visé par l'invention étant réalisé par des moyens qui sont disposés en dehors des parties du générateur de vapeur soumises à la pression, et oui sont d'un fonctionnement simple et sûr.
Un groupe propulseur marin comprenant un générateur de vapeur et un surchauffeur appelé à fournir de la vapeur surchauffée qui, en marche avant, ne doit pas, ou ne doit pas toujours, être tempérée, est caractérisé, suivant la présente invention, par un températeur du type comprenant un vase qui contient des surfaces formant échangeur de chaleur et aui est appelé à réduire la température de la vapeur surchauffée allant vers un moteur de marche arrière, tandis ou'en marche avant, lorsque la températion de cette vapeur n'est pas nécessaire, ce vase est destiné à être réchauffé sans réduire, ou sans réduire dans une grande mesure, la température de la vapeur fournie pour la marche avant,
et cela à un degré assurant au "températeur" une température appropriée en vue de son application dans la températion de la vapeur pour la marche arrière.
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Le mode de fonctionnement d'un groupe propulseur marin comprenant des turbines de marche avant et de marche arrière suivant l'invention est cara.ctérisé par le fait de fournir, pour la marche avant, de la vapeur surchauffée; de fournir, pour la marche arrière, de la vapeur tempérée par un passage à travers un températeur du type comprenant un vase qui contient des surfaces d'échange de chaleur, et qui est établi de façon que du liquide venant d'un ballon de la chaudière qui fournit la vapeur puisse circuler naturellement dans ce vase;
et de maintenir la circulation naturelle pendant la marche avant, en fournissant au liquide, qui constitue le circuit de circulation naturelle, de la chaleur provenant de la vapeur surchauffée, et cela sans réduire, ou sans réduire notablement, la température de la vapeur fournie pour la marche avant.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une vue latérale en coupe d'un températeur, prise suivant la ligne 1-1 de la fig. 2.
Fig. 2 est une vue en bout et en coupe du températeur, prise suivant la ligne II-II de la fig. l; et
Fig. 5 est unevue schématique d'une partie d'un groupe propulseur marin.
Le températeur représenté dans les figs. 1 et 2 comprend des surfaces d'échange de chaleur principales constituées par un faisceau de tubes 1 en U et des surfaces d'échange de chaleur auxiliaires formées par les tubes 2 en U. Les extrémités des tubes 1 et 2 sont serties dans une plaque tubulaire 3, serrée entre un collecteur 4 et un vase à l'épreuve de la pression 5 au moyen de boulons passant à travers les, brides 6 et 7, respectivement, du collecteur 4 et du vase 5. Des garnitures appropriées 8 et 9 sont interposées entre les brides 6 et 7 et la plaque tubulaire 3, afin d'assurer des joints étancbes à la pression.
Le vase 5 présente, à proximité de la plaque tubulaire 3, une tubulure d'arrivée de liquide 10, à laquelle est adjoint un déflecteur 11, appelé à diriger vers la plaque tubulaire le liquide qui pénètre dans le vase, tandis que, dans sa partie supérieure,à l'extrémité éloignée de la plaque tubulaire, le vase 5 est muni d'une sortie de fluide 12.sa partie inférieure, à proximité de la plaque tubulaire, le vase 5 est muni d'un purgeur 13.
Les membres supérieurs et inférieurs des tubes 1 et 2 passent à travers des orifices des plaques respectivement 14 et 15 qui maintiennent les dits tubes dans la position voulue et sont placées la première, supérieure, vers la mi-longueur des membres supérieurs des tubes, et la seconde, inférieure, à proximité des coudes des tubes, cette dernière plaque reposant sur le fond du vase. Dans la plaque tubulaire 3 viennent se visser des tirants 16, 17,18 et 19, les tirants 16 et 19 pénétrant dans des orifices pratiqués respectivement dans les plaques 14 et 15, tendis que les tirants 17 et 18 pénètrent à la fois dans des orifices pratiqués dans les plaques 14 et 15.
Des écrous 20 vissés sur les extrémités des tirants et des manchons d'écartement 21 montés sur les tirants servent à maintenir les dites plaques dans la position voulue sur les
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tirants. Les plaques 14 et 15 servent de chicanes, en vue d'obliger le liquide qui traverse le vase 5 à se diriger transversalement par rapport aux tubes.
Le collecteur 4 est divisé par une cloison diamétrale 22 et une cloison courbe 23 en une chambre d'admission de vapeur 24, une chambre de sortie de vapeur 25 et une chambre auxiliaire de sortie de vapeur 26. Une tubulure d'admission de vapeur surchauffée 27 communique avec la chambre d'admission 24, tandis qu'une sortie de vapeur principale 28 et une sortie de vapeur auxiliaire 29 communiquent respectivement avec la chambre de sortie de vapeur 25 et la chambre de sortie de vapeur auxiliaire 26.
Les membres inférieurs des tubes 1 communiquent avec la chambre d'admission de vapeur 24, les membres inférieurs des tubes 2 communiquent avec la chambre auxiliaire de sortie de vapeur 26, tandis que les membres supérieurs des tubes 1 et 2 communiquent tous avec la chambre de sortie de vapeur 25.
Dans le dispositif décrit ci-dessus, la tubulure d'admission de vapeur 27 et la chambre d'admission 24 sont appelées à alimenter les tubes 1 et 2, vu que la vapeur venant de la chambre d'admission s'écoule à travers les tubes 1 vers la chambre de sortie de vapeur 25, d'où la vapeur peut s'échapper et par la sortie de vapeur principale 28, et par les tubes 2, la. chambre auxiliaire de sortie de vapeur 26 et 1 sortie de vapeur auxiliaire 29.
Dans le mode d'application de l'objet de l'invention représenté-dans la fig. 3, deux chaudières marines identiques, comprenant chacune une chambre de combustion et des surfaces génératrices de vapeur (non représentées), sont pourvues chacune d'un ballon de vapeur et de liquide 30 ou 30', avec un surchauffeur 31 ou 31' et un températeur 32 ou 32', ce dernier construit comme il a, été décrit en se référant a.ux figs. 1 et 2.
Chaque chaudière peut être du type comportant une seule sortie de gaz sur le côté du ballon de'vapeur et d'eau, la conception des chaudières 'et des surchauffeurs étant telle que lorsqu'une chaudière travaille à une charge normale, comme c'est le cas lorsque les deux chaudières fonctionnent, le degr de surchauffe atteint ne rend pas la températion nécessaire. Si toutefois une chaudière est poussée, ce qui peut se produire lorsqu'une seule chaudière fonctionne, la sur chauffe peut atteindre une valeur élevée indésirable, de sorte qu'une températion de la vapeur devient nécessaire.
L'entrée de chaque surchauffeur est réunie, au moyen d'un tuyau 33 ou 33', à une sortie de vapeur du ballon 30 ou 30' de la chaudière correspondant, la sortie de chaque surchauffeur étant réunie, par un tuyau 34 ou 34',à l'entrée de vapeur 27 ou 27' du températeur correspondant, et, par un tuyau 35 ou 35', une soupape 36 ou 36', un tuyau 37 ou 37' et un tuyau ?8, à. une conduite de prise de vapeur principale commune 39. Le sortie de vapeur principale 28 ou 28' de chaoue températeur est réunie par un tuyau 40 ou 40', une soupape 41 ou 41' et un. tuyau 42 ou 42'à la conduite principale commune précitée 39, tandis que la sortie de vapeur auxiliaire 29 ou 2 ' de chaque températeur est réunie par un tuyau 43 ou 43', une soupape 44 ou 44' et un tuyau 45 ou 45' à une tuyauterie commune de prise de vapeur 46.
La vapeur fournie par le tuyau 46 peut être dirigée vers'n'importe quel appareil auxiliaire ou suppléA
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mentaire nécessitant de le. vapeur d'une température inférieur0' ci la température normale de surchauffe, laouelle est maintenue pendant touLc: li durée du ònct1cli,m<;...ent 0" 1^ turbine (,il ,.,les turbines de marché @vant, cette va.peur étant convenablement utilisée, com@e cela est connu en soi, pour réchauffer et
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atomiser l'huile bruine d-i:,s les ehF'r,1br(>s -le combustion des chaudières. Le tuyau principal commun. 39 alimente en vapeur la ou les turbines de marche avant et l@ ou les turbines de marche arrière.
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Les vases 5 et 5' des tep:r'1teurs occupent une position inclinée telle rue les sorties de fluide 1;:' et 1"' se trouvent aux points les plus élèves des vases. Chaque sortie 12 ou 12' est réunie par un tube montant 4.7 ou 47' à l'espace de vapeur d.u ballon correspondant 30 ou 30', tandis que chaque entrée de liquide 10 ou 10' est réunie par un tube descendant 48 ou 48' à l'espace de liquide du ballon correspondant 30 ou 30', On comprendra donc que si, pendant la marche, le liquide dans le vase 5 ou 5' était réchauffé jusqu'àdonner lieu à une vaporisation, le liquide s'écoulerait du ballon de chaudière 30 ou 30' par le tube'descendant 48 ou 48', traverserait le vase 5 ou 5' et retournerait au ballon par le tube montant 47 ou 47'.
Pendant la marche a.vant, lorsque les deux chaudières sont en action, les soupapes 36 et 36' sont ouvertes et les soupapes 41 et 41' sont fermées, de sorte que la vapeur venant du ballon 30 s'écoule pa.r le tuyau. 55, le surchauffeur
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711 les tuyaux 34 et S5, la. soupape 36 et les tuyaux 77 et 8 vers le tuyau principal commun 39, tandis que la vapeur venant du ballon 30' s'écoule par le tuyau 33'; le surchauffeur
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51', les tuyaux '4' et 25', la soupape z6' et les tuyaux 77, et 38, vers la conduite principale commune 59.
Les soupapes 44 et 44' sont ouvertes, avec ce résultat qu'une certaine partie de la vapeur surchauffée, qui s'écoule du surchauffeur 31 par le tuyau 34, est détournée travers l'entrée de vapeur 27 du températeur 32 et s'écoule d'abord par les tubes 1 et ensuite par les tubes 2 vers la. sortie de vapeur auxiliaire 29 du températeur, d'ou la, vapeur, désormais tempérée, s'écoule par le tuyau 47, la soupape 44 et le tuyau 45 vers le tuyau d'alimentation 46. De même, une partie de la. vapeur surchauffée qui s'écoule du surchauffeur 31' par le tuyau 34' est dé-
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tournée à travers l'entrée de vapeur 27' du températeur 121 et, après avoir été tempérée ensuite de son passage dans les tubes de ce températeur, s'écoule par le tuyau 43', la, soupa.pe 44' et le tuyau 45 vers le tuyau d'alimentation 46.
En marche avant, lorsque la chaudière qui comporte le ballon 30 fonctionne seule, les soupapes 36', 41' et 44' sont fermées, les soupapes 41 et 44 sont pleinement ouvertes, et la soupape 36 est partiellement ouverte à un degré convenable. Lorsoue les soupapes occupent ces dernières positions, une partie de la vapeur qui s'écoule par le tuyau 34 du sur- chauffeur 31 vers la conduite principale commune 39 suit le trajet qui comporte le tuyau 35, le soupape 36, le tuyau 37 et le tuyau 38, tandis que, vu la résistance qu'oppose ce parcours, une autre partie de la vapeur s'écoule par les tubes 1 du températeur 32, le tuyau 40, la. soupape 41 et le tuyau 42.
En réglant la. soupape 36 po'ur déterminer la proportion dans laquelle la vapeur allant vers la conduite principale commune
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59 traverse le températeur 72, ou peut limiter convenablement le degré de surchauffe final de la vapeur débitée par la conduite principale 59. La vapeur allant vers la conduite d'ali-
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ment8ticn 46, par le tuyau 45, la. soupape 44 et le tuyau 45
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est tempérée par son passage dans les tubes 1 et 2 du tempé- rateur 32.
De même, lorsque la. chaudière qui comporte le ballon 30' fonctionne seule, les soupapes 36,41 et 45 sont fermées, les soupapes 41' et 44' sont pleinement ouvertes et la soupape 36' est partiellement ouverte jusqu'à un degré convenable.
En marche arrière, qu'il y ait une ou les deux chau- dières en fonctionnement, les soupapes 36 et 36' sont fermées.
Lorsque les deux chaudières fonctionnent, les soupapes 41, 41', 44 et 44' sont ouvertes, de sorte que la vapeur qui s'écoule vers la conduite principale commune 39 est tempérée ensuite de son passage par les tubes 1 des températenrs 32 et 32', tandis que la va.peur allant vers la conduite d'alimentation commune 46 est tempérée ensuite de son passage dans les tubes 1 et 2 des températeurs 32 et 32'.
Lorsque, en marche arrière, la chaudière qui comporte le ballon 30 fonctionne seule, les soupapes 36, 36', 41' et 44' sont fermées et les soupapes 41 et 44 sont ouvertes. De même, lorsque, en marche arrière, la chaudière comportant le ballon 30' fonctionne seule, les soupapes 36, 36', 41 et 44 sont fer- mées et les soupapes 41' et 44' sont ouvertes.
Lorsqu'il est nécessaire de régler la température de la. vapeur allant à la turbine ou aux turbines de marche arrière, une certaine proportion de la vapeur surchauffée.peut passer directement vers la ou les turbines, sans traverser le tempé- rateur 32 ou 32', et cela moyennant ouverture des soupapes 36 . et 36' jusqu'à un degré convenable, avec, si nécessaire, ferme- ture des soupapes 41 et 41' jusqu'a un degré convenable.
Etant donné que la vapeur qui s'écoule vers la conduite d'alimentation commune 46 traverse les tubes 1 et 2 d'un températeur pendant toute la. durée du fonctionnement de la chaudiere correspondante, la. circulation du liquide entre le ballon de vapeur et de liquide de la chaudière,d'une part, et le vase du températeur, d'autre part, est maintenue pendant la marche avant, comme pendant la marche arrière, de sorte que le températeur est maintenu'à une température appropriée en vue de l'amorçage de son fonctionnement. On évite ainsi un choc thermique, ainsi que des tensions indésirables dues à l'échauffement brusque du métal constitutif du températeur.
La vapeur qui afflue depuis ).'ensemble chaudière- surchauffeur vers la conduite d'alimenta.tion 46 est refroidie jusqu'à une température inférieure à celle de la vapeur qui se dirige vers la ou les turbines de marche arrière pendant la marche arrière, étant donné que toute la vapeur venant de la chaudière traverse les tubes 1 du températeur correspondant, et que la partie de la vapeur qui va vers la conduite dalimentation 46 traverse, de son côté, les tubes 2 du températeur.
Dans certains cas il peut être avantageux d'employer un températeur ne comportant pas de surfaces d'échange de chaleur auxiliaires, la vapeur pour les appareils auxiliaires ou supplé- mentaires utilisant de la vapeur étant soutirée depuis la cha.m- bre de sortie principale du températeur. Suivant une variante, un températeur peut être pourvu de surfaces d'échange de chaleur auxiliaires constituées par un certain nombre de trajets ou passages tubulaires connectés en série, prévus pour l'écoulement
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de la vapeur surchauffée.
De plus un températeur peut être pourvu d'une chambre d'admission auxiliaire qui. donne accès à des surfaces d'échange de chaleur auxiliaires, ainsi que d'une chambre de sortie auxiliaire, de telle manière que la vapeur allant vers les appareils auxiliaires ou supplémentaires utilisant de la vapeur passe par les surfaces d'échange de chaleur auxiliaires, sans traverser les tubes qui constituent les surfaces d'échange de chaleur principales du températeur. Dans ce cas, la pression de la vapeur allant vers la chambre d'admission auxiliaire peut être réduite à la valeur voulue moyennant étranglement.
Dans le groupe propulseur montré dans la fig. 3, la va.peur fournie à la conduite d'alimentation 46 traverse le surchauffeur 31 ou 31' pendant la mise en route de la chaudière correspondant, de sorte que le danger - s'il y en aveit - d'un échauffement exagéré du surchauffeur pendant la mise en route se trouve réduit ou éliminé.
Dans certains cas, notamment lorsque le danger d'un échauffèrent exagéré d'un surchauffeur pendant la mise en route n'existe pas, il peut être plus avantageux d'utiliser, dans l'appareil de vaporisation auxiliaire ou additionnel, la vapeur saturée obtenue directement du ballon de vapeur et de liouide de la chaudière correspondant au surchauffeur considéré.
Dans ce cas, la vapeur surchauffée destinée à la turbine ou aux turbines de marche avant peut être utilisée en vue de maintenir la température d'un températeur pendant la marche avant. A cette fin, et pendant la marche avant, le températeur peut être branché en parallèle avec un tronçon de conduite de vapeur surchauffée allant vers la ou les turbines de marche avant, un étranglement, consistant en un orifice par exemple, étant au besoin intercalé dans ce tronçon de conduite de vapeur, en vue d'assurer l'écoulement voulu de la vapeur à. travers le températeur.
Suivant une variante, le températeur peut être chauffé autrement que par de la vapeur surchauffée. Par exemple, du fluide provenant de tubes qui assurent le refroidissement d'une paroi du foyer de la chaudière correspondant à ce températeur peut être conduit à travers le vase du températeur.
Dans une installation du type décrit, chacune des parois latérales du foyer d'une chaudière marine Babcock & Wilcox est refroidie par une rangée verticale de tubes inclinés sur l'horizontale et réunis par leurs extrémités inférieu- res à un collecteur d'admission et par leurs extrémités supérieures à un collecteur de départ. Les collecteurs d'admission sont réunis, de la façon normale, par des tubes descendants, à l'espace de liquide du ballon de la chaudière, le collecteur de départ d'une paroi étant réuni, également de la façon normale à l'espace de vapeur du ballon de la chaudière.
Toutefois, en ce qui concerne l'autre paroi, le collecteur de départ est réuni par un tube montrant à la tubulure d'entrée de liquide du vase du températeur, cette tubulure étant, dans ce cas disposée utilement de maniere à se diriger vers le bas au lieu d'être orientée vers le haut, comme montré dans les figs. 1 et 2. La sortie de fluide de ce vase est réunie par un autre tube montant à l'espace de vapeur du ballon de la chaudière.
Grâce à cette disposition, les tubes garnissant les parois du foyer et intercalés dans le circuit de la circulation naturelle du températeur sont chauffés pendant toute la durée du fonctionnement de la chaudière, de sorte que la circulation
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est assurée à tout moment et que le températeur est maintenu, pendant la marche avant, lorsqu'un tempérage n'est pas requis, à une température convenable en vue d'un amorçage d'une opération de températion.
La disposition d'un températeur tel que représenté dans la fig. 3 peut être aisément appliquée à des chaudières de différents types, étant donné qu'en dehors de la prévision d'un tube descendant et d'un tube montant, réunissant le vase du températeur au ballon de vapeur et de liquide de la chaudière correspondante, le dessin de la chaudière ne doit répondre à aucune condition particulière.