CH351283A - Chaudière marine à faibles variations de niveau - Google Patents

Description

  Chaudière marine à faibles     variations    de niveau    La présente invention a pour objet une chau  dière marine, caractérisée en     ce    qu'elle comprend des       éléments    verticaux creux identiques, à l'intérieur  de chacun desquels est monté un nombre élevé de  tubes verticaux contenant chacun un autre tube de  manière à constituer un tube échangeur de chaleur  à double circuit, le tube intérieur étant alimenté en  eau à vaporiser tandis que     l'intervalle    entre les deux  tubes est parcouru par un     fluide        chauffant,    le tout  de telle manière que les niveaux d'eau qui s'établis  sent à l'intérieur desdits tubes.

   n'intéressent qu'une       surface    d'eau     suffisamment    réduite pour que, lors des  variations d'inclinaison du bâtiment sur lequel est  montée la chaudière, l'inclinaison de ces niveaux  ne gêne pas le fonctionnement des tubes évapora  teurs.  



  La     fig.    1 représente en élévation, à titre d'exem  ple, une forme d'exécution d'un seul élément de la  chaudière, objet de l'invention.  



  La     fig.    2 est une coupe transversale par la partie  médiane II, de cet élément.  



  La     fig.    3 représente en coupe longitudinale un  des tubes échangeurs de chaleur, à double circuit,  prévus à l'intérieur de l'élément.  



  La     fig.    4 est une coupe par     IV-IV    de la     fig.    3.  La     fig.    5 représente une coupe par     V-V    de la       fig.    1.  



  La chaudière est constituée par un     certain    nom  bre d'éléments identiques, tels que celui qui est repré  senté     fig.    1. Chacun de ces éléments comporte une  enveloppe extérieure a, de préférence cylindrique,  et d'axe vertical, contenant un nombre élevé de  tubes échangeurs de chaleur, à double circuit, qui  constituent la partie     évaporatrice    de la chaudière.  



  Ces tubes sont dans l'exemple représenté au nom  bre d'une soixantaine à l'intérieur de l'enveloppe a ;  ils ont une longueur adaptée à la puissance de la    chaudière. On tasse entre eux un     calorifugeage,    tel  que laine de verre ou autre, pour réduire les courants  internes de circulation d'air entre les tubes. Chacun  d'eux est constitué, comme     il    est représenté en coupe       fig.    3, par un tube extérieur b dont la paroi peut  être lisse ou présenter, comme on l'a représenté sur  la partie gauche de la figure, des ondulations c, et  dans lequel est enfilé un tube d, extérieurement       aileté    e.

   On réalise ainsi un tube échangeur de cha  leur, à double circuit, qui est parcouru de bas en haut  dans le sens des flèches A par l'eau à vaporiser, et  de haut en bas dans le sens des     flèches    B par le       fluide    chauffant qui circule dans     l'intervalle    compris  entre les deux tubes<I>b</I> et<I>d.</I>  



  Le     fluide        chauffant    B peut être soit de l'eau  sous forte pression, soit un gaz, soit encore     un        métal     liquide. Il pénètre dans chaque élément a par la  tubulure d'admission     f        alimentant    à la partie supé  rieure une nourrice g, sur laquelle sont piqués en  croix quatre collecteurs tels que h, desquels partent  les tubes, tels que i, qui alimentent à la partie supé  rieure chaque tube b de l'évaporateur.  



  A la partie inférieure des tubes<I>b,</I> les tubes<I>i</I>  sont réunis d'une façon similaire à des collecteurs en       croix   <I>k</I> aboutissant à une nourrice<I>l</I> d'où     sort    le tube  de     sortie    du     fluide    chaud m, qui, après une spire per  mettant les     dilatations,    quitte en<I>n</I> l'enveloppe<I>a.</I>    L'arrivée d'eau dans l'enveloppe a se fait par la       canalisation    o qui alimente une double enveloppe q  ceinturant extérieurement l'enveloppe a et l'inter  valle entre l'enveloppe<I>q</I> et l'enveloppe<I>a,</I>     intervalle     de préférence cloisonné en r,

   constitue un calorifu  geage et     éventuellement    un premier économiseur  réchauffant l'eau d'alimentation. A sa partie infé  rieure, l'anneau compris dans les enveloppes<I>q</I> et<I>a</I>  est réuni par des tubes s à la     partie        inférieure    des      tubes évaporateurs d. A cette partie inférieure des  tubes<I>d</I> sont prévus des orifices d'entrée<I>t,</I> légère  ment étranglés, présentant des nervures hélicoïdales  u ayant pour effet de donner à l'eau pénétrant dans  le sens des flèches A un mouvement de giration.  L'étranglement a pour effet d'injecter l'eau sous  pression indépendamment de la position angulaire  que peut prendre le dispositif sous l'effet des oscil  lations du bâtiment.  



  La     partie    inférieure de chaque tube d présente  à son     intérieur    un noyau 1, comportant des disposi  tifs de nervures en hélice 2, et l'ensemble de cette  partie inférieure du tube d fonctionne comme éco  nomiseur pour réchauffer d'abord l'eau qui pénètre       dans    le tube, et l'amener à la température voulue.

    A la suite de cette première partie du tube fonc  tionnant comme économiseur, on trouve, à la suite,  la partie du tube qui fonctionne comme     évaporatrice.     Dans cette partie     évaporatrice    du tube d, sont pré  vus des dispositifs de surfaces, en forme d'hélice     u1,     dont le pas va de préférence en diminuant à mesure  qu'on s'élève dans le tube d, et qui ont pour effet  de communiquer à la masse d'eau et de vapeur qui  s'élève un mouvement de giration. Grâce à ce mou  vement, l'eau est envoyée le long de la paroi interne  du tube d, tandis que la vapeur produite s'élève dans  l'axe du tube où les surfaces déflectrices en hélice  font défaut, avant de se dégager à la partie supé  rieure du tube d.

   Le mouvement de giration     stabilise     également le niveau d'eau à l'intérieur du tube. A  cette partie supérieure, le tube d'évacuation de la  vapeur v pénètre un peu profondément dans le tube  d et son extrémité est     crépinée    ou présente des fentes       v1,    comme on le voit     fig.    3, de manière à constituer  une sorte de dispositif agissant comme séparateur  d'eau et de vapeur. Chacun des tubes v est relié à  des collecteurs en croix w, aboutissant dans une  nourrice centrale x d'où la vapeur sort     par    la double  canalisation y décrivant une spire     facilitant    les dila  tations avant de sortir de l'enveloppe a et d'être  conduite au lieu d'utilisation.  



  Au sommet, par exemple, de chaque tube échan  geur d est en outre prévu un dispositif permettant  d'absorber l'eau non encore vaporisée qui est envoyée  par une     canalisation    3 dans un séparateur d'eau et  de vapeur 4 commun à tous les tubes d'un élément a  par exemple.  



  L'eau, éventuellement refoulée par la pompe 5  dans la canalisation 6 rejoint l'eau d'alimentation de  l'enveloppe a, tandis que la vapeur éventuellement  séparée dans le séparateur 4 rejoint par la canalisa  tion 8 le circuit de sortie de la vapeur y.  



  La vapeur,     sortant    des circuits y de tous les élé  ments a peut encore passer avant de gagner la tur  bine dans un séparateur général d'eau et de vapeur  supplémentaire, constitué par un ballon de genre  connu.  



  En outre, on peut également faire passer la  vapeur dans un surchauffeur qui n'a pas été repré  senté.    On voit qu'avec la disposition adoptée, il ne  s'établit pas précisément de niveau d'eau bien net  à l'intérieur des tubes d et que, d'autre part, si un  tel niveau s'établit, les inclinaisons du bâtiment qui  produisent une inclinaison de ces niveaux intéressent  une surface d'eau tellement faible que le fonctionne  ment du tube évaporateur n'en est pas gêné.  



  De même, les cloisons r qui sont prévues entre  les deux enveloppes<I>q</I> et<I>a</I> ont pour effet de compar  timenter l'espace d'eau faisant à cet endroit     calorifu-          geage    et, lorsqu'il se produit des variations     d'inch-          naisons,    les inclinaisons de niveau résultantes sont  limitées à chacun des compartiments prévus entre les  cloisons r, et par suite n'intéressent qu'une surface  d'eau limitée, en sorte que l'effet de l'inclinaison est  limité d'autant.  



  Dans l'intervalle compris entre les tubes<I>b</I> et<I>d,</I>  les ailettes<I>e</I> du tube<I>d</I> peuvent être fendues en z et  rabattues comme on le voit en     z1        (fig.    4), de manière  que le fluide chaud, circulant dans l'intervalle entre  les deux tubes<I>b</I> et<I>d</I> compartimenté par ces ailettes  e, passe de temps à autre de l'intervalle compris  entre deux ailettes contiguës e, à l'intervalle voisin,  ce qui assure un balayage énergique desdites ailettes,  et de la surface extérieure du tube d, assurant ainsi  un meilleur échange de chaleur.  



  Lorsque l'on utilise un tube b présentant des  variations de section comme représenté en c sur la  gauche de la figure, ces variations de section engen  drent des variations de direction, de pression et de  vitesse dans l'écoulement du     fluide    chaud et ces  variations sont favorables à l'échange de chaleur. On  peut substituer à ces ondulations c un tube b entiè  rement lisse extérieurement et on peut disposer, à  l'intérieur de l'intervalle compris entre les tubes b  et d, des bandes ondulées 7 qui passent entre les  ailettes e et qui ont pour effet de produire de la  même façon des variations de section dans les espa  ces offerts à l'écoulement du     fluide    chaud.

Claims (1)

1. REVENDICATION Chaudière marine, caractérisée en ce qu'elle comprend des éléments verticaux creux identiques, à l'intérieur de chacun desquels est monté un nombre élevé de tubes verticaux contenant chacun un autre tube de manière à constituer un tube échangeur de chaleur à double circuit, le tube intérieur étant ali menté en eau à vaporiser tandis que l'intervalle entre les deux tubes est parcouru par un fluide chauffant, le tout de telle manière que les niveaux d'eau qui s'établissent à l'intérieur desdits tubes n'intéressent qu'une surface d'eau suffisamment réduite pour que, lors des variations d'inclinaison du bâtiment sur lequel est montée la chaudière, l'inclinaison de ces niveaux ne gêne pas le fonctionnement des tubes éva porateurs. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Chaudière selon la revendication, caractérisée en ce que chaque élément vertical comporte une dou- blé enveloppe constituant un calorifugeage et un premier économiseur pour le réchauffage de l'eau à vaporiser. 2. Chaudière selon la sous-revendication 1, carac térisée en ce que des cloisons sont disposées à l'in térieur de la double enveloppe pour subdiviser son volume et diminuer l'effet des variations de niveau dues aux inclinaisons du bâtiment. 3.

   Chaudière selon la revendication, caractérisée en ce que les tubes échangeurs de chaleur sont cons titués par deux tubes coaxiaux, dont l'un est intro duit à l'intérieur de l'autre, ces tubes étant parcou rus à contre-courant d'une part par l'eau à vaporiser et d'autre part par le fluide chauffant qui circule dans l'intervalle compris entre les deux tubes co axiaux. 4. Chaudière selon la sous-revendication 3, carac térisée en ce que le tube intérieur présente des ailet tes extérieures longitudinales. 5. Chaudière selon la sous-revendication 3, carac térisée en ce que le tube extérieur est ondulé. 6.

   Chaudière selon la sous-revendication 3, carac térisée en ce qu'un noyau est disposé à l'intérieur et à la base de chaque tube intérieur parcouru par l'eau à vaporiser, ce noyau assurant le fonctionnement du tube en économiseur, et en ce qu'une surface en hélice est disposée au-dessus et à la suite du noyau dans la partie du tube fonctionnant comme évapo rateur, cette surface ayant pour effet de communi- quer au mélange d'eau et de vapeur un mouvement de giration facilitant le dégagement de vapeur dans l'axe du tube et stabilisant le niveau de l'eau. 7. Chaudière selon la sous-revendication 6, carac térisée en ce que ledit noyau est nervuré. 8.

   Chaudière selon la sous-revendication 6, carac térisée en ce que ladite surface en hélice est à pas variable. 9. Chaudière selon la sous-revendication 6, carac térisée en ce que chaque tube intérieur présente à sa base un étranglement de manière que l'eau soit injec tée sous pression, quelles que soient les inclinaisons du bâtiment. 10. Chaudière selon la sous-revendication 9, caractérisée en ce que ledit étranglement est pourvu de nervures hélicoïdales de manière que l'eau prenne un mouvement de giration dès son entrée dans le tube. 11.

   Chaudière selon la sous-revendication 4, caractérisée en ce que les ailettes extérieures longi tudinales du tube intérieur présentent des fentes et sont rabattues sur une certaine longueur, de manière que le fluide chauffant circulant le long de ces ailet tes passe d'un intervalle compris entre deux ailettes à l'intervalle voisin. 12. Chaudière selon la sous-revendication 11, caractérisée en ce que des bandes ondulées sont dis posées entre les ailettes extérieures longitudinales du tube intérieur pour provoquer des variations de sec tion dans les espaces offerts à l'écoulement du fluide chaud. 13.

   Chaudière selon la revendication, carac térisée en ce qu'elle comprend des collecteurs pour l'alimentation en eau et en fluide chauffant de même que l'évacuation de la vapeur et du fluide chauffant pour les tubes échangeurs de chaleur, ces collecteurs étant disposés sur une nourrice axiale, des circuits de liaison des tubes aux collecteurs présentant des incur vations de manière à faciliter le jeu des dilatations. 14.

   Chaudière selon la sous-revendication <B>3,</B> caractérisée en ce que les intervalles subsistant entre les tubes échangeurs de chaleur, à l'intérieur de l'en veloppe constituant l'élément, sont remplis d'une matière calorifuge.