BE465450A - - Google Patents

Description

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  MÉMOIRE DESCRIPTIF 
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite BABCOCK & WILCOX   LIMITED   Perfectionnements aux   générateurs   de vapeur tupuiaires. Demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique du 20 Janvier 1942 en faveur de Mr. J. FLETCHER. 



   Cette invention se rapporte à des chaudières de vapeur tubulaires. Dans ses brevets belges   NO.434.096,   464.985 et 464.986 , la Demanderesse a décrit   un   dispositif, dont l'application aux chaudières à haute pression est particulièrement importante, en vue d'effectuer la séparation de la vapeur et de l'eau dans un corps cylindrique à vapeur et eau, ce dispositif comportant un certain nombre de séparateurs centrifuges disposés longitudinalement par rapport au corps cylindrique. Les séparateurs déchargent le liquide séparé à une vitesse suffisante pour vaincre toute charge statique normale due à l'immersion des orifices de sortie de liquide des séparateurs. 



   Dans un corps cylindrique de grande longueur pour chaudières à vapeur, combiné avec des dispositifs installés pour conduire le liquide du corps cylindrique de haut en bas,'par exemple des tubes de descente séparés ou de petits groupes de tubes de descente aux extrémités du corps cylindrique, le liquide séparé de plusieurs de ces séparateurs doit parcourir une distance considérable longitudinalement par rapport au corps cylindrique pour atteindre un tube de descente, ce qui a pour effet de ne pas permettre, en service, d'obtenir l'uniformité désirée du niveau du liquide à l'intérieur du corps cylindrique. 



  La variation du niveau du liquide est très préjudiciable et l'un des buts de l'invention et de réduire ou d'éviter ces fluctuations du niveau du liquide. A cette fin on utilise la vitesse de décharge du liquide des séparateurs centrifuges pour améliorer les conditions de circulation du liquide à l'intérieur du corps cylindrique. 



   La présente invention a pour objet un générateur de vapeur comportant un corps cylindrique de vapeur et liquide pourvu d'un certain nombre de séparateurs centrifuges susceptibles de recevoir la vapeur et le liquide des tubes vaporisants, de séparer le liquide de la vapeur, et de décharger le liquide séparé, en filets dirigés dans le sens longitudinal du corps cylindrique vers un dispositif incorporé dans le système circulatoire du générateur et disposé de manière à évacuer le liquide du corps cylindrique de haut en bas. 



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L'invention a. aussi pour objet un   générateur   de vapeur comportant un corps cylindrique de vapeur et   liauide   pourvu à ses extrémitésde tubes de descente et muni d'un certain nombre de séparateurs centrifuges susceptibles de recevoir la vapeur et le liquide des tubes vaporisants, de séparer le liquide de la vapeur et de décharger le liquide séparé en filets dirigés longitudinalement par rapport au corps cylindriaue, les séparateurs étant disposés en deux groupes susceptibles de décharger dans des sens opposés vers l'extérieur dans la direction des   extraites   du corps cylindrique. 



   L'invention a en outre pour objet un séparateur centrifuge de vapeur et liquide comportant une chambre de tourbillonnement pourvue d'une entrée latérale tangentielle ou approximativement tangentielle, d'une sortie supérieure ou sortie de vapeur au sommet de la chambre de tourbillonnement et d'une sortie inférieure ou sortie de liquide, de forme annulaire à proximité de la paroi latérale de la chambre de tourbillonnement, conjointement avec un ajutage ou une tuyère disposée de façon à diriger le liquide de la sortie de liquide transversalement par rapport à l'axe longitudinal de la chambre de tourbillonnement et latéralement par rapport à l'entrée de cette dernière. 



   L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: 
Figure 1 est une vue schématinue sous forme de coupe verticale longitudinale du corps cylindrique à vapeur et eau d'un générateur de vapeur; 
Figure 2 est une vue en coupe horizontale à plus grande échelle d'une partie du corps cylindrique, montrant la disposition des séparateurs de vapeur et d'eau qui y sont montés; 
Figure 3 est une vue en coupe de la partie située à   l'extrémité   du corps cylindrique de vapeur et d'eau de la figure 2 ; 
Figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la figure 3; 
Figure 5 est une vue en élévation à plus grande échelle que les figures 2 à 4 montrant l'un des séparateurs de vapeur et d'eau ; 
Figure 6 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne 6-6 de la figure 5;

   
Figure 7 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne 7-7 de la figure 6; 
Figure 8 est une vue de détail montrant, à une échelle encore plus grande, une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 6 ; 
Figure 9 est une vue schématique représentant le type de générateur de vapeur auquel l'invention peut être appliquée;et 
Figure 10 est une vue schématique représentant la disposition de certaines parties du système circulatoire du générateur de vapeur. 



   Le générateur de   vapeur   indiqué sur la figure 9 comporte un corps cylindrique à vapeur et eau 10 raccordé à un collecteur ou un corps cylindrique à eau 12 par des tubes vaporisants. Certains de ceux-ci, 14,16 et 18, forment les parois 

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 d'une chambre de combustion 20 chauffée par un   brûlleur   22. 



   De la chambre de combustion les gaz brûlés passent dans une seconde chambre de combustion 24 délimitée par des tubes vaporisants comprenant les tubes 16. A la partie supé- rieure de la chambre 24 les gaz passent sur des écrans successifs 28 et 31 formés par les parties supérieures espacées des tubes 14 et 16. Au-delà de ces écrans on peut disposer des appareils auxiliaires tels qu'un surchauffeur, un économiseur et un ré- chauffeur   d' air.   



   Les tubes vaporisants sont répartis sur toute la lon- gueur du corps cylindrique 10, comme c'est indiqué sur la figure 10, et le circuit de circulation naturelle est complété par des tubes de descente de grand diamètre 30 et 32. Ceux-ci sont dis- posés à l'extérieur de la chambre de combustion où ils relient les extrémités des corps cylindriques 10 et 12. 



   A des températures de combustion élevées et aux fortes charges, les tubes vaporisants déchargent des mélanges de vapeur et d'eau à l'intérieur du corps   cylindriaue   10 à de grandes vitesses, et dans ce dernier l'eau est séparée de la vapeur et dirigée vers les extrémités du corps cylindrique et des tubes de descente. 



   La séparation de la vapeur et de l'eau est effectuée dans les chambres de tourbillonnement de séparateurs centrifuges   montés à l'intérieur du corps cylindrique 10 comme c'est indiqué sur les figures 1 à 4. es séparateurs sont disposés en deux   rangées dans le sens longitudinal du corps cylindrique. Les sé- parateurs 40 situés d'un côté du corps sont fixés par leurs tubulures d'entrée en spirale 44 à une plaque verticale fixe 46, tandis que les séparateurs 50 qui se trouvent de l'autre côté du tambour sont fixés d'une manière semblable par leurs entrées en spirale 54 à une plaque fixe similaire 56. 



   D'autres plaques telles que les plaques 60,61 et 62 sont assemblées aux plaques verticales 46 et 56 pour former le compartiment d'entrée 64. Ce compartiment s'étend au-dessus des orifices de sortie à l'extrémité des tubes vaporisants tels que 14 et 16 et reçoit la totalité des mélanges de vapeur et d'eau qui en sont déchargés. Le compartiment s'étend dans le sens de la longueur du corps cylindrique et ses extrémités sont fer- mées en des endroits à proximité des tubes de descente 30 et 32 comme c'est indiqué sur les figures 1, 2 et 3. 



   Le compartiment d'entrée 64 capte les mélanges de va- peur et d'eau déchargés par les tubes   vaporisa-nts   et les dirige vers les entrées des séparateurs. La vapeur à grande vitesse pénétrant dans un séparateur est déviée par la paroi de la cham- bre de tourbillonnement et la force centrifuge développée pro- voque la séparation de la vapeur et de l'eau. 



   Le séparateur de vapeur et d'eau représenté sur les figures 5 à 8 comprend une chambre de tourbillonnement pourvue d'une tubulure d'entrée dirigée tangentiellement 44 pour l'in- troduction d'un mélange de vapeur et d'eau sur le côté de la chambre de tourbillonnement. Comme le représenté la figure 7, un prolongement en spirale de la paroi externe de l'entrée se rac- corde graduellement à la paroi latérale de la chambre de tour- billonnement. Une sortie de vapeur 70 au sommet de celle-ci est formée par un rebord annulaire s'étendant de haut en bas du sommet de la chambre de tourbillonnement.

   Une sortie d'eau annu- laire de section réduite   72   est formée au fond de cette der- nière entre un rebord périphérique descendant du fond 74 de la chambre de tourbillonnement et la paroi latérale cylindrique   .de   celle-ci. 

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   La sortie d'eau 72 est subdivisée par un certain nombre d'aubes hélicoïdales 76. 



   En-dessous du fond de la chambre de tourbillonnement se trouve une tuyère ou une goulotte de décharge, formée par une plaque de fond inclinée de haut en bas 80 et une plaque supé-   rieure 81 assemblées par des plaques latérales 85 et 86. La goulotte est établie de manière à décharger l'eau latéralement   de la chambre de tourbillonnement et, comme c'est   représenté   sur la figure 7, la goulotte vue en plan fait un angle un peu 'plus grand que 90  avec l'entrée 44. 



   L'eau quittant la chambre de tourbillonnement par l'orifice annulaire formé par la sortie étranglée 72 est ani- mée d'un mouvement de tourbillonnement et la tuyère recueille cette eau et la dirige en une mince et large nappe vers un tube de descente. 



   Dans le corps cylindrique à vapeur et eau 10 représenté sur la figure 1, les séparateurs A sont pourvus de tuyères diri- geant l'eau séparée vers le tube de descente 32, tandis que les séparateurs B de la même rangée sont pourvus de tuyères dirigeant l'eau séparée vers le tube de descente 30. Les séparateurs 40 de l'autre rangée sont disposés d'une manière semblable en deux groupes, dont les séparateurs dirigent l'eau séparé vers les tubes de descente les plus proches. 



   Comme c'est indiqué sur la figure 2, par suite de l'inclinaison des tuyères par rapport aux entrées, les tuyères déchargent l'eau séparée en filets ou nappes dirigés légèrement vers l'intérieur du corps cylindrique. 



   Les orifices de sortie des tuyères ne présentent qu'une faible hauteur de telle sorte qu'une petite partie seule- ment de l'espace disponible en-dessous des chambres de tourbil- lonnement est occupée par les tuyères, ce qui favorise la jonc- tion des nappes d'eau et l'acheminement des nappes individuelles vers un tube de descente avec un minimum de collision avec le courant général de liquide à l'intérieur du corps   cylindriaue.   



    La.   disposition des tuyères favorise la production de grandes vitesses de décharge de l'eau des séparateurs. 



   Le flux d'eau vers les extrémités du corps cylindrique produit par la décharge des nappes de liquide dans le sens longitudinal par rapport au corps cylindrique donne lieu à de meilleures conditions relatives au niveau de l'eau dins le corps. 



   Lorsque le liquide est déchargé des séparateurs dans une direction normale au flux général de liquide dans le corps cylindrique, il doit y avoir une différence de hauteur de chute ou de niveau à l'intérieur du corps cylindrique pour produire la circulation du liquide vers les tubes de descente. La nécessité d'une pareille différence de la hauteur de charge ou du niveau de liquide est évitée suivant la présente invention, les tuyères ou les goulottes de décharge donnant lieu à une notable améliora- tion des conditions de circulation de l'eau à l'intérieur du corps cylindrique, car l'énergie dynamique du liquide déchargé par les séparateurs est utilisée, le liquide   tant   déchargé dans la direction générale du flux de liquide à l'intérieur du corps cylindrique plutôt que dans une direction normale à ce flux. 



   L'établissement de tuyères disposées de manière à produire une jonction des nappes d'eau séparée dirigées vers un tube de descente donne lieu à un flux d'eau moyen plus élevé dans le sens longitudinal du corps cylindrique. 

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   Au-dessus de la sortie de vapeur de chaque séparateur à une certaine distance de celui-ci se trouve un séparateur à plaques multiples 90. D'un côté du corps cylindrique les sépara- teurs à plaques multiples reposent sur un tablier 92 fixé à la plaque 46, tandis que de l'autre côté du tambour les séparateurs à plaques multiples reposent sur un tablier 94 fixé à la plaque 56. 



   La vapeur passe du corps cylindrique 10 par les tubes de prise 96 après avoir traversé les séparateurs à plaques multiples additionnels 98 et 100.

Claims (1)

1. RESUME ----------- L'invention concerne un générateur de vapeur compor- tant un corps cylindrique à vapeur et liquide pourvu d'un certain nombre de séparateurs centrifuges susceptibles de recevoir de la vapeur et du liquide de tubes vaporisants, de séparer le linuide de la vapeur et de décharge le liquide séparé en filets ou nap- pes dirigés dans le sens longitudinal du corps cylindrique vers un dispositif faisant partie du système circulatoire du générateur et établi de manière à évacuer le liquide du corps cylindrique de haut en bas.

   Ainsi, l'une des forme d'exécution d'un générateur de vapeur suivant l'invention comporte un corps cylindrique à vapeur et liquide pourvu à ses extrémités de tubes de descente et muni d'un certain nombre de séparateurs centrifuges susceptibles de recevoir la. vapeur et le licuide de tubes vaporisants, de séparer le liquide de la vapeur et de décharger le liquide séparé en nappes dirigées longitudinalement par rapport au corps cylindrique, les séparateurs étant disposés en deux groupes susceptibles de se décharger dans des sens opposés vers l'extérieur dans la direc- tion des extrémités du corps cylindrique.

   Le corps cylindrique peut être pourvu de deux gros tubes de descente, l'un à l'une de ses extrémités et l'autre à l'autre extrémité.

   De préférence les séparateurs centrifuges sont disposés en deux rangées respectivement sur les côtés opposés du corps cylindrique et sont supportés par des plaques faisant partie de l'enveloppe d'un compartiment a l'intérieur duquel les tubes vaporisants se déchargent et qui communique avec les entrées de ces séparateurs. Au-dessus des sorties de vapeur des séparateurs centrifuges de chaque rangée peuvent être placés des séparateurs à plaques multiples supportés par un tablier commun.

   Les séparateurs centrifuges comportent avantageusement des chambres de tourbillonnement en forme de tambours pourvues d'entrées latérales tangentielles ou sensiblement tangentielles entre des sorties de vapeur supérieures en communication avec les espaces centraux des tambours et des sorties de liquide inférieures en des endroits situés radialement vers l'extérieur des tambours, et des goulottes ou tuyères pour diriger le liquide venant des sorties de liquide dans le sens longitudinal du corps cylindrique.

   Ainsi,l'invention concerne un séparateur centrifuge à vapeur et liquide comportant une chambre de tourbillonnement pourvue d'une entrée latérale tangentielle ou sensiblement tan- gentielle, une sortie supérieure ou sortie de vapeur au sommet de la chambre de tourbillonnement et une sortie inférieure ou sortie de liquide de forme annulaire, à proximité de la paroilterale <Desc/Clms Page number 6> de la chambre de tourbillonnement, conjointement avec une goulotte ou tuyère aménagée pour diriger le liquide venant de la sortie de liquide transversalement par rapport à l'axe lon- gitudinal de la chambre de tourbillonnement et latéralement par rapport à l'entrée de la chambre de tourbillonnement.

   La goulotte ou tuyère peut avantageusement être pourvue à proximité de la paroi latérale de la chambre de tourbillonnement d'un orifice de faible hauteur en comparaison de sa largeur.

   De préférence, l'entrée latérale et la goulotte ou tuyère, vues dans le sens de l'axe longitudinal de la chambre de tourbillonnement sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle un peu plus grand que 90 .

   Suivant une forme d'exécution, la goulotte ou tuyère comporte une plaque de fond à une certaine distance au-dessous du fond de la chambre de tourbillonnement, la sortie de liquide annulaire étant ménagée entre ce fond et la paroi latérale de la chambre de tourbillonnement, tandis que la plaque de fond est inclinée de haut en bas vers l'orifice de la goulotte' ou tuyère.