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Perfectionnements aux surchauffeurs
La présente invention concerne les surchauffeurs et se rapporte particulièrement à un surchauffeur ayant son propre chauffage et une chambre de combustion.
Un de ses buts consiste à réaliser une installation de surchauffage susceptible de porter à une température éle- vée la vapeur qui y est admise.
Elle a en outre pour but de disposer les éléments d'un surchauffeur, de manière que celui-ci puisse supporter sans dégats les températures élevées auxquelles il est exposé.
Un autre but encore consiste à munir certains éléments du surchauffeur d'organes de support, susceptibles d'en empêcher la déformation.en service.
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La description ci-dessous, et les dessins annexés, feront clairement apparaître ces buts. et d'autres encore, aux spécialistes de cette branche. Sur ces dessins :
Fig. 1 est une coupe verticale du dispositif con- forme à la présente invention,
Fig. 2 est une coupe analogue d'une partie du dis- positif conforme à l'invention à plus grande échelle,
Fig. 3 est une vue de côté d'un détail,
Fig. 4 est une coupe prise perpendiculairement à la Fig. 3, suivant la ligne 4-4,
Fig. 5 est une coupe partielle d'un détail de l'in- vention, suivant la ligne 5-5 de la Fig' 1.
La forme de réalisation représentée sur ces dessins, à titre d'exemple non limitatif, comprend une chambre de com- bustion 1 dont le c5té et le fond sont revêtus de matière réfractaire 2 fixée à des tubes 3, reliés à des collecteurs
4,44 et supportés par ceux-ci, de manière à former une sec- tion de surchauffeur. exposée à la chaleur rayonnant de la chambre de combustion. Les collecteurs 4,44 situés dans la partie supérieure du corps principal de la paroi 5 de la chambre de combustion 1 au point de jonction de cette der- nière avec le carneau 11, sont protégés par les parois ré- fractaires 12 de ce dernier contre les gaz de combustion chauds, présents dans la chambre 1.
Les poutrelles horizon- tales 9 de la charpente 10 portent les collecteurs par l'intermédiaire de barres 6, traversant des supports isolants. ils carneau 11, montant verticalement de la chambre de combus- tion, est revêtu de matière réfractaire 12.
Un surchauffeur 17, logé dans la partie supérieure du carneau 11 de manière à être en contact avec les gaz @
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chauds s'élevant dans celui-ci,comporte un collecteur 13 suspendu par des supports appropriés 14 à une poutrelle horizontale 15 de la charpente 10, à proximité du sommet du carneau. Les tubes 18 de ce surchauffeur s'étendant à travers la partie supérieure du carneau 11 sont reliés à un collecteur 19 de manière à mettre ce dernier en communica- tion avec le collecteur 13. Le collecteur inférieur 19 est mis en communication par une conduite 20 avec un collecteur 21, dans lequel débouchent les extrémités des tubes d'une section de surchauffeur 22, située immédiatement au-dessus de la chambre de combustion et sous les tubes 18 de la sec- tion de surchauffeur déjà citée.
Les tubes de la section de surchauffeur 22 mettant le collecteur 21 en communication avec les collecteurs 23 logés dans la paroi 12, sont exposés aux températures excessivement élevées des gaz de la chambre de combustion et on peut, afin de les préserver, les faire en un alliage spécialement résitant à la chaleur. Les extré- mités d'admission des tubes constituant un élément de sur- chauffeur 24 sont également reliées aux collecteurs 23, ces tubes s'étendant à travers le carneau 11 en une ou plusieurs boucles avant d'être reliés à un collecteur 25. Un conduit de communication convenable 26 relie entre eux les collecteurs 25 et 4.
Ainsi que la Fig. 2 le montre plus en détail les tubes 3 sont reliés et suspendus aux collecteurs 4,44. Un dis- positif de centrage 30, décrit en détail ci-anrès, est fixé aux tubes 3 et à l'élément 10 de la charpente comme c'est indiqué en 31,32 respectivement. Afin de faire face aux con- tractions ou dilatations inégales qui pourraient survenir pendant le service du surchauffeur, on donne aux tubes 3 une longueur telle, et à la paroi 5 de la chambre de combustion
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des dimensions telles qu'il subsiste un espace adequat 27 entre ces tubes et cette paroi.
Le dispositif de centrage 30, représenté en détail sur les figures 5,4, est fixé au bâti 10 à l'extrémité supé- rieure d'une tige 35, Cette tige 35 comporte à son extrémité inférieure une pièce 36, contenue dans une douille renversée
37, un ressort 38 intercalé entre le fond de cette douille
37 et la pièce 36 coopérant avec cette dernière. Une barre horizontale 39, reliée à la douille 37 par l'intermédiaire de biellettes 40 traverse des fentes pratiquées dans des pièces 41, en forme de douilles, réparties le long de cette barre. Des pièces isolantes 42, logées dans les douilles 41, portent des barres horizontales 43 par l'intermédiaire de tringles 45. On peut fixer les tubes 3 aux barres 43 de toute manière convenable, de préférence par soudage.
En em- pêchant tout contact thermique entre les parties métalliques des dispositifs de centrage exposées aux hautes températures de la chambre de combustion et celles reliées à la charpente métallique, les pièces isolantes contrecarrent toute disper- sion inutile de chaleur de la chambre de combustion et pré- servent le bâti d'un surchauffage éventuel.
La Fig. 5 représente plus en détail des tubes de . -e foyer 3, dont les faces dirigées vers la chambre de combustion sont protégées par une matière réfractaire 2 qu'on peut appliquer sur les tubes soit à l'état plastique, soit sous forme de briques cimentées auxtubes. Une couche isolante postérieure est maintenue en place derrière les tubes par des plaques métalliques 47. On voit également sur cette figures l'espace subsistant entre les -tubes et leur revête- ment, d'une part, et la paroi principale 5 du foyer, d'autre
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part, permettant à ces éléments de se contracter et se dila- ter par rapport l'un à l'autre.
Lorsque l'installation est en service, on amène la vapeur à surchauffer (la vapeur d'eau, par exemple) d'une source extérieure, et on l'admet dans le collecteur 13. La vapeur circule dans les tubes de surchauffage 18 dans un sens généralement opposé à celui de la circulation des gaz chauds de combustion, lesquels viennent lécher ces tubes et cèdent leur chaleur à la vapeur. La vapeur partiellement surchauffée passe alors par le collecteur de sortie 19 et la conduite de communication 20, vers le collecteur d'admission 21 de la section intermédiaire 22 du surchauffeur. La vapeur traverse cette section 22 vers les collecteurs 23 et passe ensuite par l'élément 24 vers le collecteur de sortie 25.
Lors de son passage vers le collecteur de sortie 25 par les éléments 22, 24 de la section intermédiaire, la vapeur circule dans un sens qui, d'une manière générale, est parallèle à celui de l'écoulement des gaz de combustion chauds. La vapeur sort du collecteur 25, s'écoule vers le collecteur 4 par la condui- te de communication 26, et passe ensuite à travers les tubes de surchauffe 3, vers les collecteurs de sortie 44 qui la dirigent par la tubulure 45 vers une installation extérieure, destinée à la convertir en énergie ou à Putilliser de toute autre manière.
Les tubes suspendus 3, supportant un poids considé- rable de revêtement réfractaire 2 et de matière isolante 46, 47, et chauffés en service à des températures suffisamment élevées pour les amollir quelque peu, tendent à se déformer à moins qu'on ne prenne des mesures pour les en empêcher. L'or- gane de centrage 30 maintient ces tubes surchauffeurs à la
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forme voulue et empêche qu'ils ne soient déformés par les températures élevées régnant dans la chambre de combustion en service normal. Cet organe de centrage n'affecte pas les dilatations et contractions normales, dues aux changements de température.
Les tubes 22, 24 de la section intermédiaire du surchauffeur étant exposés, surtout à la partie inférieure de celui-ci, aux températures très élevées des gaz de la cham- bre de combustion, ainsi qu'à la chaleur rayonnante de cette chambre, on introduit la vapeur surchauffée dans la partie inférieure de cette section, et on la fait passer par les tubes, dans une direction parallèle à celle des gaz de com- bustion. La vapeur passe donc à sa température la plus basse par les tubes du surchauffeur intermédiaire 'léchés par les gaz de combustion les plus chauds, ce qui préserve ces tubes d'un échauffement excessif et de dégats éventuels.
Pour empêcher les brûlures aux tubes exposés aux gaz de combustion ayant des températures excessivement élevées, on peut, en plus des précautions dont il vient d'être ques- tion, donner aux tubes destinés à conduire la. vapeur surchauf- fée des sections transversales telles qu'elle circule à sa plus grande vitesse dans les parties exposées aux gaz de com- bustion les plus chauds. De cette manière, on peut modérer la température des éléments ou des tubes et empêcher qu'ils ne soient brûlés.
Dans certaines conditions, un faisceau de tubes con- tenant de la vapeur surchauffée tend à atteindre des tempéra- tures excessives et destructives bien que n'étant pas exposé aux gaz de combustion à leur température maximum, et l'inven- tion a également pour but de dimensionner en section transver-
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sale les tubes par lesquels cette vapeur circule, de manière qu'elle s'écoule à grande vitesse par ces faisceaux quelles que soient les conditions, déterminées par la construction de l'appareil dans lequel les éléments d'échange thermique tendent à atteindre des températures destructives.
Quoiqu'on n'ait décrit l'invention en détail que dans une seule de ses formes de réalisation, il est clair qu'on pourrait y apporter des modifications, des substitutions, des additions ou des suppressions, sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS -------------------------
1. Surchauffeur ayant son propre chauffage, carac- térisé en ce que sa partie exposée à la chaleur rayonnante du foyer est formée de tubes cintrés en U suspendus à des collecteurs disposés à la partie supérieure de la chambre de combustion, ces tubes cintrés en U constituant les parois latérales et le fond de la chambre de combustion.