BE535172A

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Publication number: BE535172A
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Description


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   La présente invention est relative à un élément à circulation d'eau en sens unique pour générateur de vapeur. 



   On connait les inconvénients que provoque dans les chaudières une circulation d'eau défectueuse et désordonnée, qui fréquemment a pour con- séquences la rupture des tubes et collecteurs. 



   Dans l'état actuel de la technique, il n'est pas possible de résoudre, de façon absolue, le problème que présente la circulation de l'eau dans les générateurs de vapeur. On pallie à cette insuffisance par des tubes extérieurs de descente, en perfectionnant la pompe d'alimentation et, récemment, en disposant les tubes de descente dans la chambre de combustion. 



   D'autre part, si le problème , susdit est de résolution relati- vement simple lorsqu'il s'agit de chaudières à corps cylindrique ou à tubes de fumée, où la circulation s'effectue dans des conditions qui ne sont point idéales mais néanmoins acceptables pour ces générateurs qui sont de faible rendement, en revanche, les chaudières à tubes d'eau exigent une   grande'sûreté   d'opération et la réalisation de pressions;sans cesse plus   élevée.   



   En conséquence, le problème d'une circulation rationnelle se pré- sente surtout pou les chaudières à grand rendement et à haute pression, spécialement si on considère que le volume total de l'eau contenue dans les chaudières est en réduction continuelle eu égard à la production exigée. 



   Si la circulation de l'eau est réalisée par une pompe ou naturel- lement par des tubes de descente insuffisants, il .s'ensuit une limitation de la vitesse de circulation qui n'est pas capable de s'adapter automati- quement aux diverses variations thermiques, ce qui peut avoir pour   consé-   quence, en présence d'une résistance supplémentaire même insignifiante, de produire la mise hors service d'un ou de plusieurs tubeso 
La présente invention a pour objet d'assurer, en toute circons- tances une circulation efficace de l'eau, suivant un sens déterminé d'a- vance, dans les conduites des générateurs de vapeuro 
L'objet de l'invention est réalisé par un élément essentiellement constitué   d'au   moins un conduit de forme annulaire, disposé dans un plan sensiblement vertical,

   entourant la chambre de combustion et réalisé de manière   à   créer une dissymétrie thermique telle qu'on obtienne, dès la mise en marche du générateur, une différence de chauffage de l'eau entre deux parties du conduit déterminées par un axe idéal et vertical de sépa- ration passant par le point le plus bas dudit conduit, ce qui produit na- turellement une circulation dans ce dernier suivant un sens unique et   prédéterminé   
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront plus clairement de formes de réalisation de celle-ci, dont la description est donnée ci-après à titre nullement limitatif et avec référence aux dessins annexés,

   dans lesquels 
Les figures 1 à 3 sont des vues en élévation frontale de diverses formes de réalisation d'un élément suivant l'invention comportant une source de chaleur disposée centralement par rapport à un conduit annulaire. 



   Les figures 4 et 5 sont des vues analogues aux précédentes de deux exemples de réalisation d'éléments pour générateur, comportant une source de chaleur excentrique et des diaphragmes formant écran; 
La figure 6 est une vue en perspective d'un élément dont le con- duit annulaire est de section variable ; 

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Les figures 7 et 8 sont des vues en élévation frontale de deux éléments pour générateur de vapeur, réalisés par la combinaison de plusieurs éléments simples du type représenté à la   figo   1; 
La figure 9 est une vue en perspective d'un générateur de vapeur comportant des éléments suivant l'invention; 
Les figures 10 et 11 sont des vues en élévation frontale de deux éléments suivant l'invention- destinés à réaliser un générateur à double circulation de fumée ;

   et 
La figure 12 est une vue en élévation frontale d'une variante de réalisation d'un élément suivant   l'invention.,   
Dans les formes de réalisation montrées par les fig. 1 à 3, d'un élément suivant l'invention un conduit de forme annulaire A est disposé dans un plan vertical et raccordé, à sa partie supérieure, à un collecteur- séparateur B constitué, dans les exemples des fige 1 et 2, par un réservoir cylindrique dont l'axe longitudinal est horizontal et, dans l'exemple de la   figo   3, par quatre tubes horizontaux communiquant par des tubes 1, courts et   transversauxo   Une source de chaleur C est disposée dans la partie centra- le, l'anneau formé par le conduit A délimitant la chambre de combustion. 



   Le collecteur-séparateur B est disposé latéralement et à gauche par rapport à l'axe vertical médian de l'anneau formé par le conduit A. La branche verticale de gauche de ce dernier a son point de départ au fond du collecteur B, tandis que la branche verticale de droite aboutit à un point dudit collecteur plus élevé que le point de départ du conduit Ao Cet- te disposition, en raison de sa   dssymétrie,   assure, dès le départ, un chauffage de l'eau contenue dans la branche de droite plus rapide que celui de l'eau de la branche de gauche, soit par suite de la présence du tronçon horizontal supérieur qui est exposé dans de meilleures conditions à la chaleur, soit du fait que la branche de gauche est alimentée en eau froide provenant de la partie inférieure du collecteur B.

   En conséquence, une circulation d'eau à sens unique se produit dans le conduit suivant la flè- che X. Dans la   figo   1, on a indiqué par 2 et par 3 des conduits respective- ment d'alimentation en eau et de prise de vapeur. 



   Dans-1 exemple montré par la   fig.2,   le conduit annulaire A est formé de tronçonss rectilignes reliés entre eux à leurs extrémités par des collecteurs auxiliaires 4. 



   Dans les fig. 4 et 5, dans lesquelles les parties correspondant à celles mentionnées ci-avant sont distinguées par les mêmes notations de ré- férence accompagnées d'une apostrophe, une partie de la branche de gauche du conduit A', faisant office de tube de descente, est protégée du flux thermique provenant de la source de chaleur C' par un écran partiel 5 formé de briques réfractaires. Il s'ensuit que la branche de droite, qui joue le rôle d'un tube bouilleur, se chauffe plus rapidement, ce qui active la circulation dans le sens de la flèche X. Afin d'accroître la dissymétrie thermique, c'est-à-dire l'inégale répartition de la chaleur, la source de chaleur C', comme représentée, est déplacée, du centre de l'anneau, vers la branche de droite du conduit A'. 



   L'exemple montré par la   figo   5 est de forme géométrique symétrique par rapport à l'axe médian vertical, abstraction faite des extrémités du conduit A' reliées au collecteur B'. Il s'ensuit que le caractère de dissy- métrie thermique résulte uniquement de la présence de l'écran 5 et/ou de la position excentrique de la source de chaleur C', Dans les exemples des fige 4 et   5,   le collecteur B' est pratiquement protégé par rapport à la chambre de combustion en raison de la forme particulière du conduit A' qui 

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 constitue un anneau fermé. 



   Dans l'exemple montré par la fige 6, la branche de gauche du con- duit A" est constituée par un élément tubulaire unique se subdivisant, à son niveau inférieur, en trois produits 7 de moindre diamètre que le premier et jouant le rôle de tubes bouilleurso 
Etant donné que l'eau contenue dans les conduits 7 est, à égalité de surface exposée à la chaleur, de volume moindre que celui de l'eau se trouvant dans le conduit 6, la première se chauffe   plus   rapidement que la seconde. Il se produit ainsi une circulation naturelle dans le sens de la flèche X. 



   Dans la fig. 6, le collecteur est désigné par B", les tubes d'a- limentation en eau et de prise de vapeur respectivement par 2" et 3". 



   Il est bien entendu qu'en disposant plusieurs éléments du type décrit ci-avant, alignés et superposés en des plans parallèles, on obtient un générateur de vapeur multicubulaire, le collecteur pouvant être unique pour les différents conduitso 
La figo 7 contre un élément formé de deux autres éléments simples du type représenté à la fige 1, disposés symétriquement l'un par rapport à l'autre et superposés en deux plans parallèles de façon à délimiter une seule chambre de combustion. En revanche, dans la figo 8, les deux éléments susdits sont disposés symétriquement, côte -à-côte sur le même plan et dé- terminent deux chambres de combustion, le collecteur étant unique. Dans les fige 7 et 8, on a fait usage des mêmes notations de référence qu'à la fige 1. 



   A la figo 9 est représenté un générateur de vapeur constitué par la superposition de plusieurs éléments du type représenté, par exemple, à la fige. 4, le collecteur B' étant unique et la chambre de combustion de forme cylindrique. 



   Afin d'améliorer le rendement de la combustion et de la transmis- sion de chaleur, on a réalisé, au moyen d'un collecteur auxiliaire D sous- jacent au collecteur B', une fenêtre ou passage longitudinal 8 permettant de diriger la flamme produite par une source de chaleur, par exemple, un brûleur, selon une direction tangentielle aux conduits A', suivant la flè- che Y, pour réaliser ainsi une turbulence dans les gaz de combustion sor- tant en direction axiale par le fond de la chambre de combustion. 



   La figo 10 montre un élément selon l'invention, permettant de réaliser un générateur à double circulation de fumée. Il comporte deux conduits annulaires 9 et 10 aboutisant au collecteur D constitué par deux tubes horizontaux. Le conduit 9 est formé de façon correspondante au    on-   duit A de la figo 1, tandis que le conduit 10 présente, dans le sens ho- rizontal, une déformation 10' divisant la surface comprise dans l'anneau 9 en deux parties E et F .La partie inférieure E circonscrit la chambre de combustion' dont la source de chaleur est C, alors que la partie supé- rieure F constitue le second passage pour la fuméeo Les deux parties E et F sont séparées par un diaphragme 11 en matière réfractaire et supporté par le tronçon horizontal 10'. 



   Dans la forme de réalisation représentée par la   figo   11, deux anneaux tubulaires 12 et 13, le premier disposé intérieurement à l'autre, aboutissent à un collecteur D', constitué de quatre tubes horizontaux. 



  L'anneau intérieur 12 circonscrit la chambre de combustion E', dont la source de chaleur est C, est l'anneau extérieur 13 détermine un intervalle F' formant le second passage pour la fumée. L'élément représenté à la fige 11 permet de réaliser une chambre de combustion E' sous pression et d'ob- 

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 tenirdans l'intervalle F', une seconde circulation de fumée, sous une pression inférieure à la précédente , qu'il s'agisse d'une pression   atmos-   phérique ou d'une   dépressiono   
La fig. 12 montre un élément analogue à celui de la fig. 1, mais qui en diffère toutefois par la longueur caractéristique de la partie droite du tube A"' jouant le rôle d'un tube bouilleur par rapport à la partie - de gauche du conduit.

   La longueur susdite, qui est obtenue par des anses, assure une dissymétrie thermique activant la circulation en sens unique, suivant la flèche Xo On a désigné par C"' la: source de chaleur, par B"' le collecteur à tubes et par 2"' et 3"' respectivement les conduits d'a- limentation en eau et de prise de vapeur. 



   Il est bien entendu que les formes de réalisation décrites ci- avant   n ont   aucun caractère limitatif et que, dans la pratique, bien des modifications de détail pourraient y être apportées sans, de ce fait, se départir de l'esprit de l'invention.

Claims

REVENDICATION S 1.- Elément pour générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'il com- porte au moins un conduit formant un anneau, disposé dans un plan sensi- blement vertical, délimitant intérieurement audit anneau une chambre de combustion, et interrompu à sa partie supérieure par le collecteur-sépa- rateur, l'ensemble ainsi constitué étant réalisé de manière à créer une dissymétrie thermique capable de produire, dès la mise en activité du générateur, une différence d'intensité de chauffage entre l'eau contenue dans deux parties du conduit déterminées par un axe de séparation imaginai- re et vertical passant par un point correspondant au niveau le plus bas dudit conduite pour produire dans ce dernier une circulation naturelle en un sens unique et prédéterminé.

20- Elémént selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dissy- métrie thermique est obetenue par la différence entre la longueur respec- tive des deux parties du conduit annulaire, comptée en partant du point correspondant au niveau le plus bas de ce derniero 30- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dissy- métrie thermique est obtenue en disposant le collecteur latéralement à l'axe de symétrie et vertical de l'anneau, et en accouplant la branche du du conduit, dirigée vers le collecteur, au fond de celui-ci, la branche opposée étant raccordée à ce dernier à un niveau supérieur audit fond.

40- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dissy- métrie thermique est obtenue en protégeant de la chaleur provenant de la chambre de combustion au moins une partie de la branche du conduit faisant office de tube de descenteo 50- Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce que la protec- tion est réalisée par une couche de matériau réfractaire.

6.- Elément selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que la dissymétrie thermique est obtenue en déplaçant la source de chaleur vers la branche du conduit destinée à jouer le rôle d'un tube bouilleur.

70- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dissy- métrie thermique est obtenue en réalisant le conduit de façon telle qu'un volume différent d'eau soit contenu dans ses deux parties ou branches, à égalité de surface exposée à la chaleur de la chambre de combustion. <Desc/Clms Page number 5>

80- Elément selon la revendication 7, caractérisé en ce que le conduit comporte deux branches de diamètre différent.

9.- Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit a une branche faite d'un seul tube et une autre constituée de plusieurs tubes de diamètre inférieur au premiero 10.- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit est formé d'un tube unique.

11.- Elément selon la revendication l, caractérisé en ce que le conduit est formé de plusieurs tronçons tubulaires dont les extrémités sont accou- plées à des collecteurs auxiliaires.

12.- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit est formé de manière à protéger, au moins partiellement, le collecteur de la chambre de combustion.

13.- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collec- teur est constitué par un corps cylindrique dont l'axe est horizontal.

14.- Elément selon la revendication l, caractérisé en ce que le collec- teur est constitué de plusieurs tubes horizontaux communiquant entre eux à l'intervention de petits tronçons transversaux.

15.- Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que la diffé- rence entre les longueurs respectives des deux parties du conduit est ob- tenue en ménageant des anses dans la partie faisant office de tube bouilleur.

16.- Elément selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il comporte deux conduits annulaires, dont 1 un est disposé de manière à diviser la surface délimitée par 1 autre en deux portions, l'une d'elles étant la chambre de combustion et l'autre un second passage pour la fumée.

17.- Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que les deux portions sont séparées par un écran en matéreau réfractaire supporté par le conduit de séparation.

180- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il compor- te deux conduits annulaires, l'un intérieur à l'autre, le conduit intérieur délimitant la chambre de combustion et le conduit extérieur ménageant un intervalle formant un passage supplémentaire pour la fuméeo 19=- Elément selon la revendication 18, caractérisé en ce que dans la chambre de combustion règne une pression, tandis que dans le passage sup- plémentaire, ou second, pour la fumée, il existe une pression moindre que la première, une pression atmosphérique ou une dépressiono 200- Elément pour générateur de vapeur, comportant essentiellement les caractéristiques précédentes, considérées isolément ou selon leurs di- verses combinaisons possibles.

21.- Générateur de vapeur formé d'au moins deux éléments selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments sont disposés symétriquement, superposés et alignéso 220- Générateur de vapeur formé d'au moins deux éléments selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments sont superposés suivant des plans parallèles et alignés, de manière à consti- tuer une chambre de combustion et un collecteur,uniques pour tous les éléments.

23.- Générateur de vapeur formé d'au moin deux éléments selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments sont <Desc/Clms Page number 6> disposés symétriquement et côte-à-côte dans un même plan, de manière à constituer deux chambres de combustion et un collecteur unique.

24.- Générateur de vapeur selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ouverture latérale pour au moins un brûleur dont la flamme est tangente aux conduits, pour réaliser une turbulence dans les gaz provenant de la combustion.

25.- Elément pour générateur de vapeur et générateur formé d'au moins deux éléments, en substance tels que décrits ci-avant et représentés sché- matiquement aux dessins annexéso EMI6.1 PoPONe Go' ROSSI Mandataire :A. Garitte En annexe : 2 dessinso