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Perfectionnements aux chaudières tubulaires.
Cette invention concerne des perfectionnements aux chaudières tubulaires .du type décrit dans le brevet belge n 454.096 et particulièrement aux chaudières du type comportant un séparateur de vapeur et de liquide constitué par un corps cylindrique sous pression qui comprend un espace de vapeur et renferme'un certain nombre de séparateurs centrifuges susceptibles de recevoir des courants de liquide et de vapeur et de séparer sous l'action de la force centrifuge le liquide de la vapeur pour refouler ensuite le liquide séparé dans une s,ection à liquide du système circulatoire de la chaudière, chaque dispositif séparateur centrifuge comportant une chambre de tourbillonnement' en forme de tambour pourvue d'une entrée latérale tangentielle ou pour ainsi dire tangentielle,
d'une sortie de liquide décalée axialement par rapport à l'entrée et susceptible de recevoir le liquide venant de la.partie du tambour située radialement à l'extérieur, et d'une sortie de vapeur en communication avec l'espace central du tambour et ménagée du côté de l'entrée opposéà celui où se fait la sortie du liquide. Un but de l'invention est de perfectionner les chaudières du type spécifié par l'emploi de séparateurs présentant des caractéristiques avantageuses. Un autre but est de disposer ces séparateurs de manière à permettre une réduction de l'encombrement du corps cylindrique.
D'autres buts encore sont ae-rendre plus facile l'enlèvement des séparateurs centrifuges d'un'corps cylindrique et leur remise en place dans ce corps où les tubes se déchargent dans un compartiment séparé de l'espace de vapeur.et de liquide du corps cylindrique, et de permettre l'accès sans grandes difficultés aux extrémités des tubes dans un tel corps.
Dans un séparateur centrifuge pour chaudière tubulaire du type spécifié, l'entrée latérale s'étend suivant la présente invention longitudinalement par rapport à la chambre de tourbillonnement jusqu'en un point à proximité de la sortie' de vapeur qui est disposée à l'une des extrémités de la chambre de tourbillonnement excentriquement par rapport à celle-ci de telle manière que l'excentricité sert à augmenter la distance entre
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le bord-de la sortie de vapeur et le côté de la chambre de tourbillonnement, dans une région adjacente à. l'entrée et en avant de celle-ci, une étroite rigole en forme de U étant aménagée autour de cette sortie entre le côté de la chambre de tourbillonnement et un rebord annulaire s'étendant axiale- ment à l'intérieur de celle-ci sur une distance de faible longueur en comparaison de la distance sur laquelle 1''entrée s'étend dans le sens longitudinal de cette chambre.
On vamaintenant décrire l'invention à titre d'exe- ple en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
Figure 1 est une coupe verticale partiellement schématique d'un générateur de vapeur dans le corps cylindri- que à vapeur et eau. duquel sont installés des séparateurs cen- trifuges;
Figure 2 est une vue de détail en coupe verticale à, travers le corps cylindrique de vapeur et eau de la figure 1;
Figure 3 est une coupe verticale à travers l'un des séparateurs;
Figure 4 est une coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de .la figure 3; 'Figure 5 est une coupe verticale à travers le corps cylindrique à va,peur et eau, montrant la disposition des sépa- rateurs qui y sont montés; et
Figure 6;
est une coupe horizontale suivant la ligne
VI-VI de la figure 5, certaines parties près du milieu du corps cylindrique étant arrachées pour montrer la disposition des entrées de séparateurs adjacents.
-En se référant plus particulièrement aux figures 3 , et 4 on remarque que le séparateur centrifuge comprend une chambre de tourbillonnement 10 de section transversale circulaire pourvue d'une entrée tangentielle 12 pour le refoulement à grande vitesse à l'intérieur de cette chambre d'un mélange de va.peur et d'eau.
Au sommet de la chambre de tourbillonnement se trouve une sortie 14 pour la vapeur séparée, l'orifice de sortie, étant délimité par un rebord cylindrique 15 descendant du fond
1 au sommet de la chambre de tourbillonnement. La sortie 14 est disposée excentriquement par rapport à la chambre de tour- billonnement, comme c'est représenté sur la figure 4, où l'axe longitudinal de cette chambre se trouve en B tandis que le centre de l'orifice de sortie est en A. la disposition est telle que l'entrée 12 communioue avec l'intérieur de la cham- bre de tourbillonnement, comprenant l'espace entre le rebord
15 et la paroi cylindrioue de la chambre, dans une région où le rebord se trouve à. le. plus grande distance de cette paroi.
Cette disposition donne lieu à une plus faible résistance au flux que si la sortie de vapeur était disposée concentriquement et favori se ainsi la circulation dans le circuit auquel appar- tient le séparateur centrifuge, sans augmenter l'espace néces- saire. Dans la disposition représentée, le plan longitudinal passant par les centres A et B se trouve quelque peu en avant de l'entrée 12.
A la partie inférieure de la chambre de tourbillonne- ment se trouve une plaque 28 pourvue d'un rebord périphérique 22 s'étendant de haut en bas de manière à former entre ce rebord et le prolongement de la paroi cylindrique.de la chambre de
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tourbillonnement une sortie d'eau périphérique annulaire 24 munie d'aubes de guidage 26. Le rebord 22 qui présente une forme cylindrique descend jusdu'à 1'extrémité intérieure des aubes. En-dessous de la sortie 24 une plaque chicane inclinée 27 supportée .par des entretoises 2 sert à diriger l'eau sépa- rée déchargée de haut en bas de la chambre de tourbillonne- ment vers la région centrale d'un corps cylindrinue à l'inté- rieur duquel le séparateur centrifuge est monté.
Un dispositif est employé pour empêcher la submersion de l'espace entre le rebord 15 et la paroi de la chambre dé tourbillonnement et un passage consécutif de l'eau par la sortie 14, ce dispositif agissant sans donner lieu a une réac- tion inopportune par suite d'une déviation excessive du courant tourbillonnant. Ce dispositif consiste en une plaque 30 à peu près uniformément espacée de la paroi cylindriaue et recourbée de manière que son bord supérieur se conforme à la courbure du rebord 15 auquel il est assujetti par exemple par soudure ou brasure. Les bords de la plaque 30 sont conformés comme c'est représenté et la plaque est placée en majeure partie derrière l'entrée 12 mais la partie supérieure de son bord 3 surplombe l'entrée.
Comme c'est représenté sur les figures 1, 2, 5 et 6 . les séparateurs centrifuges sont disposés en rangées qui se font face à l'intérieur du corps cylindrique de vapeur et d'eau 50 d'une chaudière, les séparateurs de chacune des rangées étant disposés par paires avec leurs entrées tangentielle 12 raccordées aux chambres de tourbillonnement de manière à faire tourner les courants de vapeur et d'eau en sens opposés dans' les deux chambres de tourbillonnement, ces entrées étant dis- posées parallèlement entre elles l'une à coté de l'autre et perpendiculairement aux plaques de support 56 ou 57 respective- ment, auquelles les séparateurs sont fixés d'une manière qui en facilite le montage sur ces plaques ou leur enlèvement de celles-ci.
Le dispositif servant à fixer chacun des séparateurs à la plaque 56 ou à la plaque. 57 comprend une forte bride 52 à l'extrémité de la tubulure d'entrée 12, cette bride prsen- tant du côté de l'entrée des bords biseautés.
Les bords externes des brides de chaque paire de séparateurs coopèrent avec des bords de forme similaire et complémentaire d'une paire de barres fixes 55 et les bords internes coopèrent avec des bords de forme similaire et com- plémentaire d'une barre de calage amovible 60 serrée sur les bords internes des brides 52 par des écrous 66 vissés sur les tiges filetées passant au travers de la plaque 56 ou 57.
Le dispositif de fixation facilite la mise en-place ou l'enlèvement des séparateurs centrifuges par ra.pport aux plaques 56 ou 58 et lorsque on doit installer une paire de sépa- rateurs on les place dans la position voulue sur la plaaue cor- respondante en appliquant la face des.brides 52 sur,la plaque et en amenant les bords biseautés externes des brides en contact avec les bords biseautés des barres 55, après quoi on 'met en place la barre de calage 60 en amenant ses bords biseautés en contact avec les bords biseautés internes des brides 52 et on la fixe à demeure au moyen des écrous 66 de telle sorte .que les brides sont serrées d'une manière étanche sur la plaque et . maintenues fermement en place dans la position voulue pour que les ajutages 12 coincident avec les ouvertures correspondantes de la plaque.
On peut enlever les séparateurs simplement én desserrant les écrous 66 et en retirant la barre 60. L'opération @
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entière de l'enlèvement et du remplacement d'une paire de
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séparateurs centrifuges peut être effectuée simplement au moyen d'une clef à douille qu'on introduit dans l'espace entre les ajutages 12 pour actionner les crous 66 et on remarquera qu'il est inutile d'avoir accès à l'espace entre les plaques 56 ou 57 et la paroi adjacente du corps cylindrique 50.
Le mode de montage des séparateurs centrifuges permet
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de rapprocher considérable'ent les séparateurs de cbanue rangée, de telle sorte nu'on obtient uns haute capacité de séparation de la vapeur et de l'eau par unité de longueur du corps cy-
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lindri7ue. En outre, la position excentrique des sorties de vapeur par rapport aux charbres de tourbillonnement permet une
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disposition des entrées dans laquelle leurs parois 3-it-,rnles externes planes sont tangentielles aux parois cylindrinues des chambres de tourbillonnement.
Dans une telle disposition, les entrées n'augmentent pas les dimensions maxima des séparateurs centrifuges dans un plan passant par les axes longitudinaux d'une rangée de séparateurs parallèles aux plaoues 56 ou 57 et ceci favorise aussi le rapprochement des séparateurs et l'obtention
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d'une haute capacité de séparation de vppeu-r et d'eau par tmit de longueur du corps cylindrinue.
ln outre, COID1r1e pour des dia- mètres donnas de la chambre de tourbillonnement et de l'ouver- ture de sortie de la vapeur, une disposition excentrinue de cette dernière, augmentant la largeur de l'espace entre le bord de l'ouverture de sortie de la vapeur et la paroi cylin-
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drir,ue de la chambre de tourbillonnement dans 1-P zone d'entrée eu sommet de cette chambre, a pour effet de favoriser la sépara-
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tion du linuide et d'augmenter la c8pcit de la chambre de tourbill#mer:
ent, l'invention permet aussi de réaliser une sen- sible économie de place et ceci est d'une importance particu- lière lorsoue le corps cylindrinue de fluide sous pression est destin à fonctionnerà haute pression.
Les pladues 56 et 57 sont convenablement fixées au corps cylindrique 50 dans une position verticale, com e le montre la figure 2 et se combinent avec la paroi du. corps cylindrique et les plaques en portion de cercle 30, 81, 82
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et 35 pour forcer un compartiment 95 nvi reçoit la V<'ln0Ur et l'eau d2cb':rg6.es dans le corps par les tubes générateurs de vapeur.
Les planues présentent une largeur telle cm'on peut les faire passer par un trou d'hom'T.e du corps cylindrique et les bords supérieurs des plaques 80 et 8 sont pourvus d"'sse'11b1'l- ges à joints de glissement étanchesà la vapeur 86 et 88 les
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unissant aux bords inférieurs des plaques 5E; et 57 tandis nue les bords attenants des plaques 80 et 81, 81 et 82 et 83 et 3Y sont 2ssembls respectivement par des étriers tendeurs 90, 91 et 9?. Des plaques d'extrémité convenables 4 complètent les coinpartiments.
Cette disnosition des p18nues augmente l'accessibilité des extr it.s des tubes vaporisnnts dns le corps cylL'1àr irlue, et ceci est il'une importance particulière pour les chaudières marines où le compartiment 95 raccorda aux chambres de tourbillonnement doit embrasser la presque totalit de la moitié inférieure du corps cylindrinue par suite de l'étendue
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des raccordements des tubes vaporisants avec le corps cylin- drique.
Au-dessus de chacune des rangées de séparateurs cen-
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trifuges un bouclier hori7,ontil 16 pr sentant un rebord 21 descendant plus bas que le sorbet des séparateurs sous-jacents est supporte par la plaoue 56 ou 57. Le bouclier au-dessus de chaque séparateur centrifuge est ouvert et supporte un
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certain nombre de d(Çcré1sseurs ou séparateurs à. plaques multiples 18, au-dessus des sorties de vapeur des séparateurs. Entre les
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séparateurs centrifuges d'une rangée et le bouclier corres- pondant se trouve un espace 19 pour la décharge de la vapeur.
Une partie de la vapeur venant des séparateurs centrifuges est refoulée de bas en haut à travers les séparateurs à plaoues multiples et une autre partie est déchargée de haut en bas et vers l'intérieur en-dessous'du bouclier. Dans ce type de construction, la chute de pression est plus faible que si les séparateurs a plaques multiples étaient appliqués directement aux sorties de vapeur des séparateurs centrifuges, la charge des séparateurs à plaques multiples est plus uniforme et le séchage effectif de la vapeur est activé.
Dans la chaudière représentée les mélanges de vapeur et d'eau sont déchargés dans un compartiment 95 par les tubes vaporisants de deux faisceaux tubulaires convergeant vers le haut 100 et 102 qui communiquent à leurs extrémités inférieu- res avec les corps d'eau 104 et 106, et, dans la chaudière à circulation naturelle représentée les tubes descendants 108 et 110 relient l'espace d'eau du corps 50 aux corps 104 et 106.
Les faisceaux tubulaires 100 et 102 sont disposés au- dessus des foyers 116 et 118, respectivement, où la combustion est assurée par les brûleurs 120 et 122. Les foyers ou chambres de combustion sont séparés par une cloison 124 qui peut renfer- mer des tubes 126 raccordant directement le corps cylindrique 50 au-collecteur 112 compris dans le système circulatoire de la chaudière.
Le mélange d'eau et de vapeur passe du compartiment 95 dans les séparateurs centrifuges et la vapeur séparée re- foulée par les séparateurs passe dans la prise de vapeur 128 et par le conduit d'alimentation de la surchauffe 130 dans le surchauffeur 132 dont les tubes sont disposés entre les tubes du faisceau 102. Un tuyau d'alimentation d'eau 138 est établi dans la chambre à eau du corps cylindrique.
Les gaz du foyer et autres produits de la combustion après avoir passé à travers les faisceaux tubulaires 100 et 102 circulent sur les surfaces d'échange de chaleur des éco- nomiseurs 134 et 136 et passent de là dans un carneau ou une cheminée.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Séparateur centrifuge appliqué ou susceptible d'être appliqué. à une chaudière tubulaire du type spécifié, caractérisé en ce que 1''entrée latérale s'étend lon.gitudina- leent par rapport à la chambre de tourbillonnement jusqu'en un point situé à proximité de la sortie de vapeur au}, est dis- posée à l'une des extrémités de cette chambre excentriquement par rapport à celle-ci de telle façon que l'excentricité sert à augmenter la distance entre le bord de l'orifice de sortie de vapeur et le côté de la chambre de tourbillonnement dans une région contiguë à l'entrée et en avant de cette dernière,
un étroit conduit en U étant ménagé autour de cette sortie entre le côté de la chambre de tourbillonnement et un rebord annulaire s'étendant parallèlement à l'axe à l'intérieur de cette cham- bre sur une distance de faible longueur en comparaison de la distance sur laquelle l'entrée s'étend longitudinalement par rapport à la chambre de tourbillonnement.