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La présente invention se rapporte aux générateurs de vapeur.
De nombreuses sources de chaleur disponibles pour la production de vapeur ne sont actuellement pas utilisées parcequ' on ne possède pas de générateur de vapeur approprié. Il en est ainsi de la chaleur contenue dans les produits et les sous-pro- duits des usines chimiques, et de la chaleur libérée par la réaction du fluor avec différents métaux et bon nombre de com- posés organiques et inorganiques. Toutes ces sources de chaleur produisent de fortes quantités de chaleur mais elles sont très corrosives, toxiques et dangereuses, et on ne peut par conséquent pas les utiliser dans les générateurs de vapeur courants.
Outre les difficultés décrites plus haut, beaucoup de sources de chaleur réagissent violemment avec l'eau pour former une combinaison explosive et, de plus, certaines sources de cha- leur réagissent avec l'eau pour former des composés toxiques.
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Cela étant, lorsqu'une fuite se produit dans les tubes de produc- tion de vapeur d'un générateur de vapeur courant, l'eau entre en contact direct avec la source de chaleur et une réaction dangereuse peut se produire.
La présente invention résout les problèmes posés par l'utilisation de ces sources de chaleur en procurant un nouveau générateur de vapeur dans lequel on peut utiliser ces sources de chaleur, en les isolant des tubes de production de vapeur, et en utilisant un fluide thermo-conducteur, que l'on appelle réfrigérant principal, pour transférer la chaleur provenant de la source de chaleur aux tubes de production de vapeur. L'eau contenue dans les tubes de production de vapeur n'entre ainsi pas directement en contact avec les produits de la source de chaleur au cas de fuite d'un des tubes,mais uniquement avec le réfri- gérant principal.
De plus, la source de chaleur, le générateur de vapeur et le réfrigérant principal sont enfermés dans une en- veloppe extérieur ou récipient étanche,,pour éliminer la possibi- lité de contamination de l'atmosphère environnante par la source de chaleur en cas d'accident.
Cela étant, l'invention a pour objet un générateur de vapeur comportant une enveloppe extérieure dont la partie central contient une source de chaleur, plusieurs groupes de tubes de pro- duction de vapeur montés dans cette enveloppe dans l'espace an- nulaire entre l'enveloppe et la source de chaleur, l'enveloppe extérieure étant remplie d'un fluide thermo-conducteur, des con- duites prévues sur cette enveloppe pour amener de l'eau aux tubes et pour évacuer la vapeur, et un dispositif pour faire cir- culer ce fluide thermo-conducteur dans l'enveloppe autour de la source de chaleur et sur les tubes.
Le réfrigérant principal utilisé dans le générateur de vapeur peut être de'l'eau, de l'oxyde de diphényle, des mé- taux liquides ou d'autres fluides dépendant de la source de cha- leur utilisée; il est en effet important que le réfrigérant ne
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récgisse pas avec les produits utilisés dans la source de cha- leur. Pour empêcher une mise hors service complète du générateur de vapeur en cas d'accident survenu à certains tubes,on sépare ces derniers en petits groupes individuelsqui peuvent être isolés individuellement. De plus,le générateur de vapeur est de cons- truction relativement compacte et peut produire de grandes quan- tités de vapeur et être transporté facilement d'un lieu à un. autre.
L'utilisation d'un générateur de construction compacte permet également d'enployer des matériaux relativement coûteux ayant une bonne résistance à la corrosion sans augmenter excessi- vement le prix de revient de tout l'appareil. L'utilisation de ces matériaux résistant à la corrosion élimine pratiquement les déterio- rations causées par des sources de chaleur corrosives.
L'invention ressortira plus clairement de la descrip- tion détaillée suivante de deux formes d'exécution représentati- ves, donnés ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure'1 est une vue de face d'une forme d'exécu- tion d'un générateur de vapeur compact construit suivant la pré- sente invention; la figure 2 est une demi-coupe longitudinale suivant la ligne II-II de la figure 3 du générateur de vapeur compact représenté sur la figure 1, les corps de vapeur étant omis pour plus de clarté et certaines pièces étant montrées en élévation; la figure 3 est une vue en plan d'une partie du géné- rateur de vapeur représenté sur les figures 1 et 2, une partie étant représentée en coupe en substance suivant la ligne III-III de la figure 2;
la figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 2 montrant le montage du collecteur supérieur pour un faisceau de tubes vaporiseurs; la figure 5 est une demi-coupe longitudinale suivant la ligne IV-IV de la figure 6, montrant une autre forme de généra-
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teur de vapeur compact conforme à la présente invention, et la figure 6 est une coupe horizontale, à plus petite échelle,suivant la ligne VI-VI de la figure 4, le récipient intérieur 210 étant omis pour plus de clarté.
Les figures 1, 2,3 et 4 montrent une forme d'exécution d'un générateur de vapeur conforme à la pré- sente invention montrant le montage des tubes de production de vapeur, un récipient renfermant la source de chaleur et les pom- pes à moteurs utilisées pour faire circuler le réfrigérant prin- cipal, le tout enfermé dans une enveloppe extérieure étanche 10, de forme sphérique dans l'ensemble. L'enveloppe extérieure consi te en une section inférieure en forme de cuvette 7 qui est fixée à une section inférieure annulaire 8 par tout moyen approprié tel qu'un anneau de soudure 13. Une section médiane de forme sphéri- que 9 est fixée au bord supérieur de la section inférieure 8 par tout moyen approprié tel qu'un anneau de soudure 13.
Une section profilée 11 est fixée au bord supérieur de la section médiane 9 par tout moyen approprié tel qu'un anneau de soudure 13, et le récipient extérieur se complète par un organe supérieur annulaire 12 qui est fixé au bord supérieur 11 par tout moyen approprié tel qu'un anneau de soudure 13. L'ouverture circulaire 51 ménagée dans l'organe supérieur 12 est ferméeau moyen d'un couvercle bom- bé 52 qui est maintenu en place par tout moyen approprié tel que des goujons 54 et des écrous 56.
Une bague d'étanchéité ap- propriée 58 présentant une bride annulaire déformable est placée - entre les bords du couvercle 52 et de l'organe supérieur 12 pour assurer une étanchéité parfaite, et si on le désire, la fermeture entre le couvercle 52 et l'organé supérieur 12 peut être herméti- quement scellée par un petit anneau de soudure 53. Toutes les sections de l'enveloppe extérieure peuvent être construite en n'importe quelle matière convenable qui ne soit pas affectée par la matière contenue dans la source de chaleur et dans le fluide
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utilisé comme réfrigérant principal, comme l'acier inoxydable, ou l'acier ordinaire au carbone intérieurement recouvert d'un . alliage approprié résistant à la corrosion.
Les tubes de production de vapeur 18 du générateur de vapeur suivant 7¯'invention sont séparés en groupes ou faisceaux individuels et les extrémités supérieures et inférieures des tu- bes 18 de chaque groupe sont fixées de façon permanente à des col lecteurs appropriés 14 et 16, respectivement, qui à leur tour, peuvent être montés de façon amovible sur l'enveloppe extérieure 10, comme on le décrira ci-après. Les groupes de tubes indivi- duels sont espacés circonférentiellemeht autour de la surface intérieure de l'enveloppe extérieure de sorte qu'il existe un espace entre des collecteurs adjacents 14 et 16, respectivement, comme le montre la figure 3.
Certains tubes 18 faisant partie d'un groupe individuel sont pliés latéralement lorsqu'il quittent les collecteurs 14 et 16 pour former une section pratiquement carrée 134 ou une section trapézoïdale 136. La disposition alternée de ces groupes de formes différentes permet un montage et un dé- montage aisés des groupes de tubes et en même temps ,le remplis- sage de pratiquement tout l'espace circonférentiel ménagé autour de la partie médiane de l'enveloppe extérieure. Les collecteurs supérieurs et inférieurs 14 et 16 sont de préférence en une ma- tière qui n'est pas affectée par le réfrigérant principal et les produits utilisés dans la source de chaleur, telle que de l'acier inoxydable et les tubes 18 'doivent être en une matière semblable, telle qu'un alliage cuivre-nickel.
Cette disposition des groupes de tubes individuels permet également le montage et le démontage des groupes de tubes individuels par l'ouverture supérieure ménagée dans l'enveloppe extérieure sphérique 10. Evidemment, il faut enlever en premier lieu certaines chicanes intérieures qui serlont décrites plus loin, et peut-être certains groupes de tubes adjacents pour monter et
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démonter un groupe de tubes particulier. Des groupes de tubes amovibles ont été prévus pour éliminer la nécessiter de découper une partie de l'enveloppe sphérique 10 pour remplacer un groupe de tubes défectueux. L'enveloppe sphérique 10 est un récipient autoclave,donc toutes les ouvertures doivent être fermées avec le même soin que pendant la fabrication du récipient autoclave initial afin de rendre au récipient sa résistance initiale.
Chaque collecteur 14 est creux et a une extrémité extérieure ouverte qui est ajustée dans une extrémité intérieure élargie d'une ouverture appropriée ménagée dans l'enveloppe ex- térieuré. Chaque collecteur 14 est fixé dans son ouverture au moyen d'une clavette annulaire 15 partiellement placée dans ce col- lecteur et qui comporte deux brides radiales en saillie vers l' extérieur 25 et 27 (Fig.4) qui attaquent des rainures coopéran- tes ménagées dans le collecteur 14 et dans l'enveloppe extérieure sphérique, respectivement.
Chaque collecteur 14 est fixé de fa- çon étanche à l'enveloppe extérieure sphérique de manière à empêcher toute fuite du réfrigérant principal, au moyen d'un organe d'expansion annulaire cannelé 21, fait de préférence en un métal flexible résistant à la corrosion., tel que l'acier inoxy- dable, qui est fixé au collecteur 14 et à l'enveloppe extérieure sphérique par tout moyen approprié, tel que de petits anneaux de soudure 23. L'utilisation de l'organe d'expansion cannelé 21 per- +et un certain jeu limité entre le collecteur 14 et l'enveloppe extérieure sphérique sans briser les soudures 23.
La clavette annulaire 15 peut être formée de petites sections individuelles arrondies faciles à installer qui sont maintenues en place par un anneau massif 17 placé à l'intérieur des sections de clavette, qui est à son tour maintenu contre un épaulement ménagé aux borda intérieurs des sections de clavette par une bague élastique fendu 19. Le collecteur 16 est fixé de façon étanche à l'enveloppe ex- térieure au moyen d'un clavette 15, de la même façon que celle
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d,' ,;1' "ce plus mut pour le collecteur 14..
Le montage décrit plus haut procure un moyen de ré- @@ie de façon épanche les collecteurs 14 et 16 .à 1' enveloppe embérieure sphérique et permet également un certain jeu limité entre les collecteurs et l'enveloppe,extérieure pour tenir comp- te d'un déplacement léger entre ces deux pièces,, provoqué par une variation des aisances mécaniques prévues entre les dif- férentes pièces. Il faut prévoir une certaine aisance mécanique entre les collecteurs 14 et 16 et l'enveloppe extérieure sphéri- que pendant la fabrication pour assurer l'ajustage des pièces lorsqu'on les assemble.
Chaque ouverture ménagée dans l'enveloppe extérieure, communiquant avec les collecteurs inférieurs 16, est reliée à un tuyau d'admission 28 dont l'extrémité inférieure est de sec- tion élargie à l'endroit où elle est fixée à l'enveloppe ex- térieure sphérique par un moyen appropriée tel qu'une soudure 26.
Un certain nombre de tuyaux d'admission adjacents 28 (par exemple quatre, comme le montre la figure 1) sont fixés à une tubulure de distribution 29 qui est reliée à la partie inférieure d'un corps de vapeur 32 par un tuyau de descente 31. Plusieurs (par exemple quatre) corps de vapeur 32 sont montés sur le dessus de l'enveloppe extérieure sphérique du générateur de vapeur par tout moyen approprié, par exemple des chaises 34. Les chaises 34 peuvent être fixées sur une surface plane appropriée 62 reliée au côté extérieur de la section intermédiaire supérieure 11 de l'enveloppe 10 par un moyen approprié, tel que des boulons 35.
Chaque ouverture dans l'enveloppe sphérique communiquant avec les collecteurs supérieurs 14 est reliée directement à une partie intermédiaire du corps de vapeur 32 immédiatement au-dessus de ce dernier par une conduite de vapeur 30. Chaque conduite de vapeur 30 présente une extrémité inférieure élargie qui est fixée, à 1' enveloppe sphérique extérieure par tout moyen appropriée tel au'
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une soudure 24. Quoique l'on ait montré les corps de vapeur 32 supportés par les chaises 34, ces dernières peuvent être omises et les corps de vapeur 32 être supportés par l'intermédiaire des conduites de vapeur 30 des tuyaux de descente 31 et de la tubu- lure 29 reliés aux tuyaux d'admission 28, directement par 1' enveloppe extérieure sphérique 10.
Plusieurs pompes à moteur (par exemple quatre) com- portant chacune un corps extérieur 60, sont montées sur l'en- veloppe extérieure sphérique 10, au-dessus du collecteur 14. Les pompes à moteur peuvent être montées dans des ouvertures 63 ména- gées dans le dessus de la partie intermédiaire supérieure 11 de l'enveloppe 10 au moyen de goujons 64 qui traversent une bride radiale 65 formée -sur les corps extérieurs 60. On utilise des écrous 66 pour serrer chaque corps extérieur 60 de façon.étanche contre un épaulement ménagé dans son ouverture 63. L'extrémité inférieure du corps extérieur 60 est diminuée et pénètre dans..l' ouverture 63 ménagée dans l'enveloppe extérieure sphérique.
Le moteur de chaque pompe peut être placé dans la partie supérieure de son corps 60 et un rotor approprié du type hélice 70 est monté sur l'extrémité inférieure du prolongement de l'arbre' du moteur. Un corps de pompe intérieur pratiquement cylindrique 68' est fixée à l'extrémité inférieure du corps extérieur 60 par tout moyen approprié, tel que des boulons (non représentés).
Un corps de pompe extérieur 61 est prévu dans l'en- veloppe 10 et présente dans sa paroi supérieure une ouverture coïncidant avec l'ouverture 63 ménagée dans l'enveloppe 10 pour recevoir l'extrémité intérieure diminuée du corps 60 dé la pom- pe à moteur. Le corps extérieur 61 de la pompe est fixé à la sur- face intérieure de la partie intermédiaire supérieure 11 de 1' enveloppe extérieure 10 de toute façon appropriée, par exemple, par soudure. Le corps extérieur 61 de la pompe comprend une cloi. son intermédiaire horizontale comportant une ouverture destinée
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à recevoir -le car ps intérieur 68, et la cloison divise le corps extérieur en une chambre d'aspiration supérieure 72 et une chambre de re@ulement inférieure 74.
Le corps extérieur enferme ainsi entièrement le corps intérieur 68, excepté une ouverture d'entrée supérieure ménagée du côté intérieur du corps extérieur, procurant un accès à la chambre d'aspiration 72, et une ouver- ture de sortie inférieure prévue dans une partie inférieure du corps extérieur qui est desaxé vers l'intérieur de l'enveloppe 10, dans un but que l'on décrira plus loin.
Le rotor 70 sert à aspirer le réfrigérant principal de la chambre d'aspiration 72 formée au-dessus'de la cloison médiane intérieure dans le corps de pompe extérieur 61 à travers des ouvertures appropriées 71 ménagées dans la partie supérieure du corps intérieur 68,et à le chasser vers le bas à travers le fond 73 du corps de pompe inté- rieur 68 dans la chambre de refoulement 74 formée en-dessous de la doison dans le corps de pompe extérieur 61. L'extrémité inté- rieure ouverte de la chambre d'aspiration 72 du bottier extérieur est reliée à un organe tubulaire divergent 76, qui peut être fixé à une chicane 48, que l'on décrira plus loin, par n'importe quel moyen approprié tel qu'une soudure 77.
Le réfrigérant principal provenant de l'ouverture in- térieure de la chambre de refoulement 74 est dirigé vers le bas et ensuite radialement vers l'extérieur vers les espaces ménagés entre le collecteur supérieur 14 pour les tubes de production de vapeur 18, par un système de chicanes approprié. Ce système con- siste en une chicane circulaire 48 de section en L. Le bord su- périeur 47 de la partie verticale de la chicane 48 est fixé à la partie supérieure 12 de l'enveloppe extérieure 10 par tout moyen approprié tel qu'une soudure 50. Le bord extérieur de la partie horizontale de la chicane 48 repose sur la bride supérieure en saillie vers l'intérieur 45 d'une chicane verticale tubulaire 42.
La chicane 42 est disposée à l'intérieur des tubes 18 et est-fixée à l'enveloppe extérieure sphérique par tout moyen approprié tel
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que des goujons 44 et des écrous 46. Des tubes d'espacement appro priés 43 sont placés sur. les goujons entre une chicane extérieure tubulaire 40 et la chicane 42 pour maintenir un espacement appro- prie entre la chicane extérieure 40 et la chicane intérieure 42.
La chicane extérieure 40 est montée sur la surface intérieure de l'enveloppe extérieure 10 au moyen de goujons 44 et d'écrous 46, ou si on le désire,elle peut être fixée à l'enveloppe extérieure par des vis à tête (non représentées). Les chicanes 40 et 42 for- ment ainsi un passage annulaire et dirigent le réfrigérant prin- cipal sur les tubes 18 qui sont placés dans le passage formé par les .chicanes 40 et 42. Les chicanes 40, 42 et 48 doivent être formées de plusieurs sections arrondies de manière que les sec- tions individuelles traversent l'ouverture supérieure ménagée dans l'enveloppe extérieure.
Une série de chicanes circulaires bombées 98, 100 et 102 sont supportées sur le fond de l'enveloppe ex-, térieure par tout moyen approprié (non représenté) de manière à être verticalement espacées les unes des autres. La chicane cir- culaire 98 est pourvue d'une ouverture centrale tandis que les chicanes 100 et 102 présentent une série de trous, de sorté que le réfrigérant principal s'écoule radialement vers l'intérieur et vers le haut à travers la partie médiane de l'enveloppe ex- térieure qui peut contenir la source de chaleur du générateur de vapeur conforme à l'invention. Les chicanes 98, 100 et 102 peuvent effectuer ce changement de sens d'écoulement du réfrigé- rant principal avec un minimum de pertes hydrauliques.
La source de chaleur du générateur suivant l'invention peut être contenue dans un récipient cylindrique étanche 110, dont l'extrémité inférieure repose sur une bride radiale en saillie - vers l'intérieur 114'formée sur la partie inférieure de la chi- cane 42. L'extrémité supérieure du récipient 110 est calée laté- ralement par la partie verticale de la chicane 48.
Plusieurs tubes 116 p.euvent traverser le récipient 110 et être scellés àux
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pa pois supérieures et inférieures du récipient 110 par tout moyen appropriée tel que de petites soudures 115. Ces tubes 116 servent à conduire le réfrigérant principal à travers le récipient 110 où il est chauffé par la source de chaleur et, le ramener au côté aspiration des pompes à moteur. Plusieurs organes tubulaires 118.et 122 sont fixées à la partie supérieure du récipient 110.
Chaque organe tubulaire 118 peut comporter un second organe tubu- laire 120 monté dans le premier. Les organes tubulaires 118 et
122 sont fixés de façon étanche au couvercle supérieur 52, à 1' endroit où ils traversent ce dernier par tout moyen approprié tel que des soudures 124. Le récipient 110 et les organes tubulaires
118 et 122 sont usinés de manière à pouvoir être installés et en- levés par l'ouverture centrale 51 de l'enveloppe extérieure 10.
On peut utiliser les organes tubulaires 118 et 122 pour introduire les produits de réaction, utilisés pour chauffer le générateur, dans le récipient 110. On peut, par exemple, introduire du fluor par l'organe tubulaire 120 et un hydroxyde approprié par l'espace annulaire formé par l'organe annulaire 118 qui entoure l'organe tubulaire 120. Lorsque le fluor entre en contact avec l'hydroxyde dans le récipient 110, une réaction se produit, libérant de for- tes quantités de chaleur qui peuvent être facilement absorbées par le réfrigérant principal passant dans les tubes 116.
L'organe tubulaire 122 peut servir à évacuer les produits de la réaction fluor-hydroxyde provenant du récipient 110. Evidemment, si on utilise dans le générateur de vapeur des matières servant à pro- duire de la chaleur qui ne forment pas de déchets devant être enlevés, et qui ne doivent pas être remplacés périodiquement lors... qu'ils sont consumés, on peut omettre l'organe tubulaire 122 et on peut utiliser les organes tubulaires 118 et 120 comme disposi- . tif de réglage de la quantité de-chaleur produite dans le réci- pient 110,
Une soupape de retenue du type à clapet basculant 92 '
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est prévue pour obturer la sortie de la chambre de refoulement
74 de chaque corps de pompe extérieur 61 lorsque la pompe en question ne travaille pas.
Chaque soupape de retenue à clapet basculant 92 comporte à son bord supérieur un clapet qui est articulé par un axe 93 fixé au corps extérieur par tout moyen approprié (non représenté). Une paire d'oreilles montées sur l'extrémité supérieure d'une autre soupape de retenue à clapet basculant 94 pivotent également sur l'axe 93, soupape que l'on ': utilise à certains moments pour obturer une ouverture circulaire ménagée dans la surface inférieure de l'organe tubulaire 76. Au moyen de ces deux soupapes, on réalise un dispositif qui isole le. différentes pompes à moteur lorsqu'elles ne travaillent pas.
La pression de refoulement donnée par les pompes à moteur qui tra- vaillent ouvre les soupapes 92 de ces pompes mais tend à main- tenir fermées les soupapes 92 et 94 des pompes qui ne travaillent pas, empêchant ainsi une circulation inversée du réfrigérant prin- cipal dans les pompes qui ne travaillent pas.
Cela diminue égale- ment la résistance à l'écoulement du réfrigérant principal par circulation naturelle lorsqu'aucune pompe ne travaille parceque les ouvertures 96 seront alors ouvertes pour assurer à l'écoule- ment du réfrigérant principal par circulation naturelle un par- cours qui est plus direct que s'il était forcé de traverser le corps de pompe 68 et passer au delà du rotor 70 pour sortir en- suite par la chambre de refoulement 74. Il est nécessaire de pré- voir un dispositif permettant la circulation naturelle du réfri- gérant principal dans le générateur de vapeur, si toutes les pom- pes à moteur sont arrêtées par suite d'un accident imprévisible.
Dans ce cas, il pourrait être impossible d'évacuer la chaleur résiduelle contenue dans le récipient 110, assez rapidement après , l'arrêt de la production de chaleur pour empêcher une surchauffe locale du réfrigérant principal et une détérioration subséquente du générateur, s'il n'était pas prévu.une circulation naturelle du réfrigérant principal.
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Lorsque le générateur de vapeur fonctionne, le réfrigé- rant principal provenant des chambres de refoulement 74 des corps de pompes extérieures 61 est dirigé radialement vers l'extérieur à travers 1- espace séparant des collecteurs adjacents 14 au moyen de la chicane 48. Le réfrigérant principal s'écoule ensuite vers le bas sur les tubes de production d-e vapeurs 18 et traverse la zone annulaire séparant les chicanes 40 et 42. Lorsque le réfri- gérant principal passe sur les tubes de production de.vapeur 18, il transfère sa chaleur à l'eau contenue dans'ces tubes, et la convertit ainsi partiellement en vapeur.
Après être passé sur les tubes 18, le réfrigérant principal s'écoule vers la partie inférieure de l'enveloppe extérieure où il est dirigé radialement vers l'intérieur et vers le haut au moyen des chicanes 98, 100 et 102. Le réfrigérant principal s'écoule .alors vers le haut à tra- vers les tubes 116 où il est chauffé par la chaleur produite dans le récipient 110. Apres avoir traversé les tubes 116, le réfri- gérant principal part de la partie centrale supérieure de l'en- veloppe extérieure traverse les organes tubulaires 76 pour aboutir- aux entrées d'aspiration 71 des corps 68 des pompes.
Les rotors 70 des pompes chassent alors le réfrigérant principal vers le bas à travers la partie inférieure du corps intérieur 68 de la pompe vers la chambre de refoulement 74 où il recommence à circuler sur les tubes de production de vapeur,comme décrit plus haut.
Le mélange eau et vapeur produit dans les tubes de pro. duction de vapeur 18,lorsque le réfrigérant principal passe sur la surface extérieure du tube, remonte dans les collecteurs 14.
Le mélange eau et vapeur provenant des collecteurs 14 passe dans les corps de vapeur 32 par les conduites de vapeur 30. La vapeur est séparée de l'eau dans les corps de vapeur 32 et est amenée par des sorties appropriées 36 à toute installation voulue action- née par la vapeur (non représenté). L'eau séparée de la vapeur dans les corps de vapeurs 32 tombe dans le fond de ceux-ci, d'où elle est renvoyée aux collecteurs inférieurs 16 par des tuyaux de
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dese @@@e 31, es tubulures de distribution 29 et des tuyaux d'ad- mission 28.
L'eau provenant des collecteursinférieurs 16 re- monte par les tabes 18 où elle est à nouveau partiellement con- veltie en vapeur par le réfrigérant principal qui s'écoule sur la surface extérieure des tubes 18. Il.faut évidemment amener de l'eau d'alimentation supplémentaire aux corps de vapeur 32 en quantité égale à la quantité de vapeur qui en sort, afin de permettre au générateur de vapeur de continuer à fonctionner.
Les collecteurs 14 et 16 du générateur de vapeur sont construits de manière que, au cas ou un tube de production de va- peur viendrait à crever, il puisse être isolé au moyen de bouchons appropriés insérés dans chaque extrémité du tube crevé. Evidemment pour boucher les extrémités du tube crevé, il faudra enlever la conduite de vapeur 30 et le tuyau d'admission 28 des collecteurs associés 14 et 16, respectivement. On peut enlever la conduite ,de vapeur 30 et le tuyau d'admission 28 par n'importe quel moyen approprié, par exemple en fendant les soudures 24 et 26 et en les résoudant lorsque le tube crevé a été bouché.
Lorsque la conduite de vapeur 30 et le tuyau d'admission 28 ont été enlevés, il est . très simple de placer un bouchon dans chaque extrémité du tube crevé 18, en utilisant un des processus bien connus dans ce do- maine. On peut également isoler un tube 18 crevé en isolant tout le groupe de tubes. On peut le faire en fermant des vannes ap- propriées telles que des vannes 130 et 132 placées dans le tuyau d'admission 28 et la conduite de vapeur 30, respectivement. Cette façon de procéder réduit évidera.ment la capacité du générateur de vapeur puisque l'on isole tout un groupe de tubes 18.
Lorsqu'il faut enlever un des groupes de tubes du géné- rateur de vapeur représenté sur les figs. 1,2 et 3 on commence par enlever le couvercle supérieur 52. Lorsque le couvercle 52 est enlevé, on retire le récipient 110, qui enferme la source de cha- leur du générateur de vapeur suivant l'invention, de la partie médiane de l'enveloppe extérieure. Après avoir enlevé le couvercle
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52 et le récipient 110, on peut enlever la chicane circulaire 48 en brisait la petite soudure 50 au bord supérieur de sa partie verticale et en l'enlevant par sections à travers l'ouverture su- périeure ménagée dans l'enveloppe extérieure..
On peut ensuite en- lever la chicane circulaire 42 en desserrant les écrous 44 et en la sortant section par section de l'ouverture supérieure de l'en- veloppe extérieure. Evidemment, s'il ne faut enlever qu'un groupe de tubes, il suffira de démonter les sections de chicane 42 et 48 adjacentes .à ce groupe de tubes, et de les sortir par l'ouver- ture supérieure.
Après avoir enlevé les chicanes, il faut enlever le tuyau d'admission 28 et la conduite de vapeur 30 de la surface extérieure de l'enveloppe extérieure pour le groupe de tubes par- ticulier à. enlever. Comrae explique plus haut, il peut être néces- saire dans certains cas d'enlever des groupes de tubes adjacents afin de pouvoir enlever un groupe de tubes particulier, par exem- ple, pour pouvoir enlever un groupe trapézoïdal 136 (Fig.3) il faut enlever les groupes carrés 134 de part et d'autre du premier, et dans ce cas il faut enlever des tuyaux d'admission 28 et des conduites de vapeur 30 supplémentaires. Après'avoir enlevé le tuyau d'admission 28 et la conduite de vapeur 30 nécessaires, on peut déconnecter les collecteurs 14 et 16 de l'enveloppe extérieu- re en enlevant les bagues élastiques 19 et les anneaux 17.
On peut alors enlever les sections des clavettes annulaires 15 et les sou- dures 23 fixant chaque organe d'expansion 21 de façon 'étanche aux collecteurs 14 et 16 respectivement. On peut ensuite facilement retirer le groupe de tubes vers la partie centrale de l'enveloppe @ extérieure d'où il peut être sorti à travers l'ouverture supérieur de l'enveloppe extérieure.
' Pour installer un nouveau groupe de tubes on procède en sens inverse. Cet agencement pour enlever et réinstaller les groupes de tubes du générateur de vapeur suivant l'invention ne .nécessite pas le démontage des parties de structure du générateur,
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sauf en ce qui concerne le remplacement des différentes soudurés qui peuvent être faites par de la main d'oeuvre non spécialisée, Ce processus d'enlèvement permet également de réutiliser toutes les pièces,, excepté évidemment, ,le groupe de tubés qui a été enlevé.
Une seconde forme d'exécution de la présente invention est représentée sur les figs. 5 et 6 où les groupes de tubes 18 représentés sur la fig. 1 sont remplacés par une série de jeux de tubes horizontaux qui encerclent la partie centrale de l'enveloppe extérieure. Les groupes de tubes horizontaux de la fig. 5 n'abou- tissent pas dans des collecteurs comme le -'faisaient les tubes 18 .de la fige 1, mais les extrémit'és des tubes traversent l'envelop- pe extérieure où elles sont reliées à des tubulures'de distribu- tion appropriées. De même, dans cette forme d'exécution, toutes les pompes à moteur sont placées de manière que leurs'axes de ro- tation coincident avec un prolongement d'un des rayons de l'en- veloppe extérieure.
Cette disposition permet une fabrication plus aisée de l'enveloppe extérieure 150 puisqu'une faut. pas prévoir de surface irrégulière telle qu'une surface 67 pour'monter les pompes à moteur.
L'enveloppe extérieure de la forme d'exécution repré- sentée sur la figure 5 est formée de .deux sections hémisphériques 147 et 148 en matière semblable à celle utilisée pour l'enveloppe extérieure de la figure 1, qui sont reliées l'une à l'autre par un anneau de soudure 149. La section supérieure 147 possède une ouverture circulaire appropriée 204 ménagée dans sa partie su- térieure, que l'on utilise pour mettre en place,et enlever un ré-. cipent 210 semblable au récipient 110 de.la fig. 2, qui contient la source de chaleur pour cette forme d'exécution.
Plusieurs tubulures d'admission verticalement espacées 154 sont montées d'un côté sur la surface extérieure de l'enveloppe extérieure, chaque tubulure étant formée dans une extrémité d'un organe semi-tubulai- re 155 au ..moyen d'une cloison centrale 157 qui sert à alimenter
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d'eau les jeux de tubes de production de vapeur disposés hori- zontalement et espacés verticalement 156, respectivement. Les organes 155 peuvent être fixés sur l'enveloppe extérieure par tout moyen appropriételque des soudures 151, et les tubulures d'admission 154 sont alimentées d'eau par un tuyau d'admission approprié 152. Une.extrémité des tubes 156, traverse l'envelop- pe extérieure et aboutit aux tubulures 154.
Comme le montre la. fig. 6, les tubes 156 encerclent complètement la partie centrale de l'enveloppe extérieure et repassent à. nouveau à travers l'en- veloppe extérieure où ils sont reliés à d'autres tubulures 153, qui sont'formées dans l'autre extrémité d'un organe 155, par une cloison 157. Des conduites de vapeur 160 sont également reliées aux tubulures 153. Ainsi , l'eau introduite dans la. tubulure 154 s'écoule dans les tubes 156 où elle est convertie en vapeur par le réfrigérant principal qui s'écoule sur la surface extérieure .
'du tube 156, et la vapeur passe dans la tubulure 153 où elle peut être conduite à une installation appropriée actionnée par -de la vapeur. Des jeux de tubes 158 sont intercalés entre les. jeux de tubes espacés 156, qui partent de tubulures 164 diamé- tralement opposées aux tubulures 154, et se terminent dans des tubulures 168 qui sont opposées à la tubulure 153. Les tubulures
164 et 168 sont formées par un organe semi-tubulaire 166 de la même façon que les tubulures 154 et 153 décrites plus haut, qui sont formées d'un organe semi-tubulaire 155. Au lieu de conduire la vapeur recueillie dans les tubulures 153 et'168 directement à l'installation commandée à. la vapeur, on peut la conduire dans un corps de vapeur approprié (non représenté) semblable aux corps de vapeur 32 de la figure 1.
Dans le corps de vapeur, la vapeur peut être séparée de l'eau qu'elle contient en procédant comme décrit avec référence à la Fig. 1. Il est préférable dans cet agencement d'avoir une circulation forcée de l'eau à travers les tubes 156 et 158 et d'omettre les corps de vapeur 32 de la Fig.
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Un tel système simplifie beaucoup la construction du générateur
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de @@@ ur suivant l'invention et réduit son prix de revient puis- que les corps de vapeur et leur tuyauterie de raccordement sont éliminés, Les jeux de tubes 156 de cette forme d'exécution peu- vent être isolés dans le cas où.un tube serait crévé, en enle- vant le tuyau d'admission 152 et d'échappement 160 des tubulures
154 et 153 respectivement, par tout moyen approprié et ' en plaçant des bouchons dans l'entrée 152 et la sortie 160. On peut égale- ment installer dans l'entrée 152 et la sortie 160 des vannes ap- propriées semblables aux vannes'130 et 132 de la fige 1 qui peu- vent être fermées pour isoler le jeu de tubes 156 contenant le tube crevé.
On peut également boucher des tubes individuels en enlevant les tubulures 154 et 153 et en bouchant les deux extré... mités des tubes crevés.
Une série de chicanes circulaires 159, 161, 163, 165,
167, 169, 171, 173 et 175 de différentes dimensions sont placées alternativement entre des jeux de tubes adjacents 156 et 158 ainsi qu'à la partie supérieure et inférieure des jeux de tubes, chi- canes qui servent à diriger l'écoulement du réfrigérant principal en zig-zag vers le bas à travers les différents groupes de tubes.
Ces chicanes ont une forme bombée, circulaire dams l'en semble, et comportent une ouverture centrale. Le bord intérieur de la chicane 159 est fixé à une chicane tubulaire centrale 170 que l'on décrira plus loin, tandis que le bord extérieur de la chicane 161 est fixé à la surface intérieure de l'enveloppe extérieure 150
La chicane 161 est espacée de la chicane tubulaire 170 de manière à former un petit passage annulaire à son bord intérieur, à travers lequel peut s'écouler le réfrigérant principal,et la chicane 159 est espacée de manière qu'un passage annulaire soit formé à son bord extérieur.
Les bords intérieurs des chicanes restantes 163, 167,
171, et 175 sont fixés à la chicane tubulaire 170, tandis que les bords extérieurs des chicanes 165, 169 et 173 sont fixés à.l'en- veloppe 150. Les chicanes 159 à 175 dirigent ainsi l'écoulement du réfrigérant principal en zig-zag sur les jeux de tubes 156 et 158. cane tubulaire 170 a une forme cylindrique dans l'ensemble
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et part du dessus de l'ouverture centrale 204 dans l'enveloppe extérieure 150 pour aboutir en-dessous du dernier groupe de tu- bes 158. Le bord supérieur de la chicane 170 peut être fixé à l'enveloppe extérieure par tout moyen approprié tel que des sou- dures ou des vis à tête (non représentées).
Plusieurs pompes à moteur de construction semblable. à celle des pompes décrites sur la Fig. 1, comportant chacune un corps extérieur 180, sont fixées à l'enveloppe extérieure par des boulons 184 qui traversent une bride en saillie vers l'extérieur 185, formée sur le corps extérieur 180, et qui se vissent dans l'enveloppe extérieure. Les boulons 184.servent à serrer une bri de 181 formée sur le corps extérieur 180, de façon étanche contre l'enveloppe extérieure. Le moteur de la pompe peut être enfermé dans la partie supérieure du corps extérieur 180, comme décrit plus haut pour le moteur des pompes de la Fig. 1. L'extrémité inférieure de chaque pompe à moteur traverse une ouverture 182 .ménagée dans l'enveloppe extérieure et.porte un rotor 186.
Chaque rotor 186 travaille dans un corps de pompe intérieur 188 qui est fixé à l'enveloppe extérieure 150 par des boulons (non représen- tés). Un corps de pompe extérieur 189, prévu dans la partie su- périeure de l'enveloppe extérieure 147.a pratiquement la forme d'un anneau présentant une ouverture centrale qui coïncide avec l'ouverture 182 ménagée dans l'enveloppe et qui peut recevoir l'extrémité inférieure de la pompe à moteur 180.'Le corps ex- térieur 189 est pourvu d'une chambre d'aspiration circulaire 190 formée dans la partie supérieure qui entoure le corps intérieur 188 et possède une ouverture circulaire ménagée dans un de ses côtés pour permettre au réfrigérant de s'écouler dans la chambre d'aspiration, comme on le décrira plus loin.
L'ouverture centrale de la chambre extérieure de'la pompe se termine par une ouver- ture de refoulement 192 à la partie inférieure du corps extérieur 189. Le corps extérieur 189 de la pompe peut être fixé à la sur- face intérieure de 1-'enveloppe extérieure par tout moyen appropri
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@ tel que des vis à tête ou des soudures (non représentées). Le rotor 186 sert à aspirer le fluide principal à travers des ou- vertrres d'aspiration appropriées 191 ménagées dans la partie supérieure du corps de pompe intérieur 188 et à le chasser vers le bas à travers une ouverture de refoulement 192 formée dans le fond du corps de pompe extérieur 189.
Les ouvertures d'aspira- tion 191 dans le corps de pompe' intérieur 188 sont reliées à une ouverture circulaire'194 dans la partie supérieure d'une chi- cane 170 par le corps de pompe extérieur 189 et par 'un organe tubulaire 193. L'organe tubulaire 193 peut être fixé à la chicane 170 par n'importe quel moyen approprié tel qu'une petite soudure (non représentée). L'ouverture de refoulement 192 de la pompe peut être obturée par une soupape de retenue à clapet basculant 196 qui est articulée à sa'partie supérieure sur un axe qui est fixé au corps de pompe extérieur 189.par tout moyen approprié (non représenté). Les soupapes de retenue 196 servent à empêcher une circulation inversée du réfrigérant principal à travers les pompes à moteur qui ne travaillent pas.
Lorsque cette forme d'exécution du générateur de va- ' peur suivant l'invention travaille, le réfrigérant principal pro- venant de l'ouverture de refoulement 192 est dirigé en zig-zag à travers les groupes de tubes.156 et 158 par les chicanes 159, 161, 163, 165, 167, 169, 171, 173 et 175, comme'décrit plus haut.
Le réfrigérant principal qui arrive au fond de l'enveloppe ex- térieure est dirigé vers l'intérieur et vers le haut par des chi- canes circulaires verticalement espacées 198, 200 et 202 qui sont montées dans le fond de l'enveloppe sphérique par tout moyen.ap- proprié (non représenté). Les chicanes supérieures 198 et 200 ont toutes deux une ouverture centrale à travers laquelle s'écoule le réfrigérant tandis que la chicane inférieure 202 com- porte.une série de trous dans sa partie centrale pour permettre au réfrigérant de remonter à travers ces derniers. Lorsque le ré- frigérant principal remonte, il traverse des tubes appropriés 216
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semblables aux tubes 116 de la Fig. 1.
Les tubes 216 sont scellés aux surfaces inférieures et supérieures d'un récipient cylindri- que 210 semblable au récipient 110 de la Fig. 1. Des organes tubulaires appropriés 218, 220 et 222 sont également secllés à la surface supérieure et sont de construction semblable aux organes tubulaires 118, 120 et 122 de la Fig. 1. Des matières appropriées peuvent être introduites par les organes tubulaires 218, 220 et 222 dans le récipient 210 pour chauffer le générateur de vapeur comme on l'a décrit avec référence à la Fig. 1. Après avoir traversé les tubes 216, le réfrigérant principal est renvoyé aux entrées d'aspiration 193 des pompes à moteur pour commencer un nouveau . cycle de circulation à travers le générateur de vapeur.
L"ouverture supérieure 204 de l'enveloppe extérieure peut être obturée par tout dispositif approprié, tel qu'une-plaque circulaire 230 dont le bord inférieur repose sur un épaulement approprié 231 formé sur la surface intérieure de l'ouverture supérieure 204. La plaque circulaire 230 est maintenue en place par une bague de retenue 232 qui est logée dans une rainure circot férentielle en saillie vers l'extérieur 233 formée sur la sur- face intérieure de l'ouverture 204. La bague de retenue 232 peut être faite d'une série de sections pour permettre de la mettre en place facilement et peut être retenue en place par n'importe quel moyen approprié tel que des vis à tête (non représentées).
L'obturation est rendue étanche par une bague 234 de section en U dont une aile est soudée à la plaque circulaire 230 par .un petit anneau de soudure 236 et dont l'autre aile est soudée à la sur- face supérieure 238 de l'enveloppe extérieure par un second an- neau de soudure 237.
Pour faciliter la circulation naturelle du fluide principal lorsque les pompes à moteur 180 sont en panne, une série de soupapes de retenue à clapet basculant 250 est prévue dans la partie supérieure de la chicane 170. Les soupapes de 'retenue 250
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servent à fermer des ouvertures circulaires 252 ménagées dans la chicane 170 lorsque les pompes à moteur travaillent et elles s'ouvrent facilement grâce à leur faible poids, lorsque les pom, pes s'arrêtent, pour permettre une circulation naturelle du réfrigérant principal. Afin de rendre les soupapes de retenue
250 suffisamment résistantes sans augmenter inutilement leur poids, on leur donne une forme légèrement bombée comme le montra la Fig. 5.
Ainsi, ces soupapes de retenue peuvent être faites en métal relativement mince et ont encore une résistance suffisante pour résister aux pressionsde refoulement des pompes à moteur.
Dans la forme d'exécution de la présente invention, décrite ci-dessus)on a fortement simplifié la construction de l'enveloppe extérieure en prévoyant un montage radial pour les . pompes à moteur et en n'utilisant que deux sections pour former l'enveloppe. De plus, le parcours de la circulation naturelle du réfrigérant principal est un peu plus directe que celui de la
Fig. 2 grâce à la disposition des doubles soupapes de retenue.92 et 94. Les groupes de tubes circulaires 156 et 158 de la Fig. 5, sont également beaucoup plus simples à fabriquer que l'agencement collecteurs-tùbes utilisé sur la Fig. 2. Le prix de revient du générateur de vapeur représenté sur la fig.5,est ainsi de beau- coup inférieur à celui représenté sur la Fig. 2.
La forme d'exécution représentée sur les Figs. 5 et 6 peut être simplifiée davantage en omettant les pompes à moteur 180 utilisées pour faire circuler le fluide principal et en ne comptant que sur la circulation naturelle pour faire circuler le fluide principal. Un générateur de vapeur à circulation naturelle' est très souhaitable lorsque le générateur de vapeur doit ère commandé à distance.
.Quoique l'on n'ait représenté que deux formes d' exécution de la présente inventiôn beaucoup d'autres modifica- tions peuvent encore y être apportées. Par exemple, l'agencement des tubes et des collecteurs représenté sur la Fig. 2 peut être
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remplace sur la Fig. 5 par les groupes de tubes 156 et 158 et les avantages des pompes montées radialement ainsi que-le par- cours aisé pour la circulation du réfrigérant principal restent souhaitables. De même, les ouvertures 250 et les s.oupapes dé retenue 252 dans la chicane 170 de la Fig. 5, peuvent être rem- placées dans la chicane 48 de la Fig. 2 par des ouvertures 96 dans l'organe 76 et procureront un meilleur parcours pour la cir- culation naturelle du réfrigérant principal que l'agencement re- présenté sur la Fig. 2.
De même, quoique l'on ait montré des pom- pes 60 et 180 montées dans la partie supérieure des enveloppes extérieures étanches 10 et 150 respectivement, elles:peuvent être montées dans la partie inférieure et aspirer le réfrigérant prin- cipal à travers les échangeurs de chaleur qui doivent être mon- tés au-dessus des pompes. De même la forme d'exécution représentée sur la Fig. 1 peut être modifiée de manière que l'eau soit com- plètement convertie en vapeur dans les tubes 18, éliminant ainsi la nécessité de prévoir des corps de vapeur 32.
REVENDICATIONS -------------------------------
1.- Générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'il com- porte une enveloppe extérieure (10, 150) dans la partie centrale de laquelle est logée une source de chaleur (110, 210), plusieurs groupes de tubes de production de vapeur (18, 156) montés dans cette enveloppe dans l'espace annulaire séparant l'enveloppe de la source de chaleur, l'enveloppe extérieure étant remplie d'un fluide thermo-conducteur, des conduites (28, 30 ; 153, 154) prévues sur cette enveloppe et servant à amener de l'eau aux tubes et à .évacuer la vapeur, et un dispositif (60, 180) pour faire circuler ce fluide thermo-conducteur dans l'enveloppe autour de la source de chaleur et sur les tubes.