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La présente invention concerne une tuyauterie d'installation de puissance thermique avec réchauffage intermédiaire de l'agent moteur entre les étages d'une machine motrice.
Aux températures de l'agent moteur supérieures à550 il est difficile de maintenir dans des limites admissibles la fatique des parties de'l'installation qui conduisent l'agent moteur. Pour surmonter ces diffi- cultés il a déjà été proposé de fabriquer en un matériau austénitique les organes qui sont munis simultanément à une haute pression et à des tempé- ratures élevées. On connaît aussi une turbine à vapeur surchauffée et haute pression, dans laquelle une conduite soumise aux températures élevées et à une haute pression est enveloppée dans une chemise, l'espace inter- médiaire entre les deux étant traversé par de la vapeur pour le refroidissement de la conduite.
Il était donc, jusqu'à maintenant, nécessaire de fabriquer les organes soumis aux températures élevées et à la haute pression ci-dessus rappelées en acier austénitique, coûteux et qui présente, de plus, l'in- convénient d'une forte dilatation sous l'effet de la chaleur, ou bien de munir en outre ces organes d'une enveloppe et d'une circulation d'agent réfrigérant. Ces inconvénients se manifestent aussi dans le cas d'une con- duite d'amenée de l'agent moteur surchauffé dans une installation de puis- sance thermique avec réchauffage intermédiaire de cet agent et mettent principal.ement en question la rentabilité d'un réchauffage intermédiaire à haute température.
Le but de l'invention est d'éliminer ces inconvénients. A cet effet, dans une tuyauterie du type ci-dessus décrit il est établi au moins un tuyau d'amenée de l'agent moteur réchauffé à la machine motrice, placé à l'intérieur d'un tuyau amenant l'agent moteur à réchauffer de la machine motrice au réchauffeur intermédiaire.
Sur les dessins annexés est représentée schématiquement une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple, de l'objet de l'invention.
Sur ces dessins :
La figure 1 est une représentation schématique d'une installation de turbines à vapeur avec réchauffage intermédiaire dans laquelle les con- duites de circulation de l'agent moteur sont vues en coupe ;
La figure 2 est une vue en coupe, pratiquée suivant la ligne II-II de la figure 1 de la tuyauterie entre turbine et réchauffeur inter- médiaire ;
La figure 3 est une vue en coupe d'une tuyauterie relative à une autre installation de turbines dans laquelle cette tuyauterie se compose de deux parties branchées en parallèle ;
Les figures 4 à 7 sont les vues en coupe de tuyauteries relatives à d'autres formes d'exécution.
L'installation de turbines représentée sur la figure 1 comporte une chaudière à vapeur 1 avec surchauffeur 2 de vapeur vive et surchauffeur intermédiaire 3, une turbine 6 composée d'une partie haute pression 4 et d'une partie basse pression 5, un alternateur 7 entraîné par cette turbine et un condenseur 8. Une conduite 9 relie la chaudière 1 au surchauffeur 2 de vapeur vive et, de là une conduite 10 aboutit à la partie haute pression 4. Entre la turbine 6 et le surchauffeur intermédiaire 3 se trouve une tuyauterie 11.
Celle-ci se compose d'un tuyau extérieur 12 et d'un tuyau intérieur 13 et présente, à ses extrémités, les têtes 14 et 15.
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Une conduite 16 relie la partie basse pression 5 au condenseur 8 et, de ce dernier, une conduite 17 ramène, au travers d'une pompe 18, le condensat à la chaudière 1. Sur les autres figures 19 désigne un tuyau qui est dis- posé à l'intérieur du tuyau 13 et est percé de trous 20. On a désigné par 21 un tuyau de circulation de l'agent moteur à réchauffer et par 13' divers tuyaux de circulation de l'agent moteur réchauffé.
Dans la tuyauterie 11, le tuyau 13 qui amène à la machine motrice 6 l'agent moteur réchauffé est placé à l'intérieur du tuyau 12 qui conduit l'agent moteur à réchauffer de la partie haute pression 4 de la machine motrice 6 au réchauffeur intermédiaire 3. Dans l'exemple représenté,l'agent moteur réchauffé est amené du réchauffeur intermédiaire à la partie basse pression 5 de la machine motrice 6.
Le tuyau 13 qui conduit l'agent moteur soumis à une température élevée et à haute pression n'est, de cette manière, pratiquement soumis qu'aux contraintes thermiques, tandis que, en ce qui concerne les con- traintes dûes à la pression, n'intervient que la différence entre les pressions régnant dans les tuyaux 12 et 13. Cette différence peut, par exemple selon les pertes de charge dans les tuyauteries et dans le réchauf- feur, être d'environ 10% de la pression qui règne dans le tuyau 12 et elle s'exerce de l'extérieur sur le tuyau 13. En raison de la diminution ainsi atteinte des contraintes, le tuyau 13 peut être exécuté en acier ferritique et d'épaisseur réduite. La seule sujétion, complémentaire réside dans la disposition, à l'intérieur l'un de l'autre, des tuyaux 12 et 13.
Il peut être avantageux de disposer aussi, à l'intérieur d'un tuyau amenant l'agent moteur à réchauffer de la machine motrice au ré- chauffeur intermédiaire, un tuyau, correspondant au tuyau 10 de l'exemple représenté amenant un agent moteur réchauffé du réchauffeur à la partie de la machine motrice qui est en amont de la surchauffe intermédiaire.
Dans une installation de turbines, les contraintes, dues à la pression, du tube intérieur, du fait que la pression de vapeur vive est plus élevée que la pression de surchauffe intermédaire, ne peuvent pas être aussi largement diminuées que dans le cas du tuyau 13, mais elles peuvent, toutefois être notablement réduites. Ici également on peut donc exécuter le tuyau conduisant l'agent moteur réchauffé, avec une épaisseur plus faible qu'auparavant ou en un matériau moins coûteux.
On peut cependant, également, protéger aussi bien le tuyau allant du réchauffeur intermédiaire à la machine motrice que celui allant du réchauffeur à la partie de la machine motrice située en amont de la surchauffe intermédiaire en les disposant dans un tuyau conduisant l'agent moteur à réchauffer de la machine motrice au surchauffeur intermédiaire.
Dans la forme de réalisation selon¯les figures 1 et 2 et dans les formes de réalisation selon les figures 3, 4 et 7, le tuyau 13 qui conduit l'agent moteur surchauffé est disposé coaxialement au tube 12 qui conduit l'agent moteur à réchauffer. Dans la tuyauterie selon la figure 4, la plus grande partie de l'agent moteur à réchauffer est conduit dans un tuyau 21, tandis que seule la plus petite partie est conduite dans l'espace compris entre les tubes 12 et 13. Dans des cas déterminés, il peut être également avantageux de disposer plusieurs tuyaux 13' par exemple trois ou sept (fig. 5 et 6), conduisant l'agent moteur réchauffé, à l'intérieur d'un tuyau 12 conduisant l'agent moteur à réchauffer.
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En raison des différences de température et des différences de dilatation thermique qui en résultent, il est indiqué de rendre le tuyau 13, qui conduit l'agent moteur réchauffé, déplaçable, dans la direction de son axe, tout au moins sur une partie de sa longueur par rapport au tuyau 12 qui l'entoure et conduit l'agent moteur à réchauffer. Il est également avantageux de constituer le tuyau 13 en plusieurs éléments unitaires, déplaçables les uns par rapport aux autres en direction axiale. Les éléments de tuyau ne sont pas forcément assemblés les uns aux autres à joints étan- ches, parce que la différence de pression à l'extérieur et à l'intérieur du tuyau 13 n'est pas grande et qu'il s'agit sur les deux côtés, du même- agent moteur.
Grâce à cette subdivision en éléments de tuyau, il est pos- sible d'établir une liaison rigide, aux têtes 14 et 15 de la tuyauterie 11, entre les éléments de tuyau 13 qui se trouvent à cet endroit et le tuyau 12. Cette liaison peut être établie de manière à rendre plus diffi- cile une transmission de chaleur de l'élément de tuyau 13 au tuyau 12.
Si l'on veut maintenir aussi basses que possible les températures dans le réchauffeur, on doit empêcher la transmission de chaleur, de l'agent moteur réchauffé à celui à réchauffer, le long de la tuyauterie 11. Il est alors indiqué de munir le tuyau 13 de dispositifs qui diminuent la trans- mission de chaleur entre l'agent moteur réchauffé et celui à réchauffer.
En particulier, on peut placer à l'intérieur du tuyau 13 condui- sant l'agent moteur réchauffé au moins un tuyau 19 disposé coaxialement, l'espace libre intermédiaire entre les deux tuyaux étant rempli d'un agent moteur pratiquement stagnant (fig. 7).
De préférence on mettra, par exemple, au moyen de trous 20, l'espace libre compris entre les deux tuyaux 13 et 19 avec l'intérieur du tuyau interne 19. De cette manière, le tuyau le plus central 19, en contact direct avec l'agent moteur réchauffé, qui y circule donc, de ce fait, soumis aux plus hautes températures, n'est nullement soumis à des contraintes de pression et peut être, en conséquence, exécuté en paroi mince.
L'exemple décrit représente une tuyauterie d'installation de turbines à vapeur, sous diverses formes de réalisation. Une tuyauterie constituée de la même façon peut aussi être utilisée, par exemple, dans une installation de turbines à gaz.
REVENDICATIONS.
1. Tuyauterie d'installation de puissance thermique avec réchauffage inter- médiaire de l'agent moteur entre les étages d'une machine motrice, ca- ractérisée en ce qu'au moins un tuyau conduisant l'agent moteur réchauffé à la machine motrice est disposé à l'intérieur d'un tuyau conduisant 1' agent moteur à réchauffer de la machine motrice au réchauffeur intermé- diaire.