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Perfectionnements aux séparateurs de vapeur. La présente invention se rapporte à la construction et à la conduite de séparateurs de fluides et, plus particulièrement, de séparateurs pouvant servir, dans un corps de vapeur et d'eau de chaudière, à débarrasser la vapeur de l'humidité et d'autres impuretés dont elle est chargée.
Le but général de l'invention est de procurer un séparateur de vapeur de construction ramassée, efficace et simple.
Un but plus particulier est de créer un séparateur pour corps de chaudières à vapeur, qui soit efficace aux allures vives de la chaudière, avec des niveaux d'eau variables dans le corps de chaudière, et qui donne les plus grandes facilités pour l'accès à l'intérieur du corps de chaudière. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif simple et efficace pour le lavage
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de la vapeur, coopérant avec le dispositif séparateur.
Les différentes caractéristiques nouvelles de l'in- vention sont énoncées, en détails, dans les revendications qui suivent la présente description et en font partie. Afin de fa- ciliter la compréhension de l'invention, de ses avantages et des résultats que son application assure, une forme préférée de réalisation de l'invention sera décrite avec référence au dessin annexé sur lequel:
Fig. 1 est une vue schématique partielle d'une chau- dière à vapeur équipée du dispositif suivant l'invention;
Fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, du corps de vapeur et d'eau représenté sur-la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle encore, suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2.
Fig. 4 est une vue en élévation d'une des tuyères;
Fig. 5 est une vue arrière de la tuyère que montre la Fig. 4 et
Fig. 6 est une vue semblable à la Fig. 3, montrant une variante de construction.
On a proposé de nombreuses formes de construction de séparateurs de vapeur pour corps de chaudières, qui vi- saient la production de vapeur sèche à toutes les allures d'une chaudière à vapeur moderne. La plupart de ces dispositifs ne donnent pas satisfaction, soit parce qu'ils n'assurent pas la séparation efficace aux allures vives de la chaudière, lorsque les plus fortes variations du niveau d'eau, le bouil- lonnement et l'entraînement d'eau tendent à se produire; soit parce qu'une chute de pression excessive se produit dans le dispositif séparateur; soit encore parce que l'intérieur du corps de chaudière occupé par le dispositif est inaccessible pour l'inspection et les réparations. Tous ces défauts des A
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constructions antérieures sont évités dans le séparateur décrit ci-après.
La fig. 1 montre le dispositif suivant l'invention monté dans le corps d'eau et de vapeur 1Q d'une chaudière à vapeur Babcock & Wilcox, à corps transversal. L'eau d'alimentation est amenée au corps 10 de la façon décrite ci-après et descend par les tuyaux descendants 11 qui relient la chambre d'eau du corps 10 à un faisceau de tubes générateurs de vapeur 12. Un mélange de vapeur et d'eau passe de l'extrémité supérieure du faisceau 12 dans des circulateurs 13 reliés à un des côtés du corps 10 et s'ouvrant dans celui-ci au-dessus du niveau d'eau normal. L'eau d'une chaudière renferme généralement une forte proportion de matières solides introduites dans le but de précipiter les substances donnant naissance aux incrustations, et d'autres impuretés entraînées vers le corps cylindrique, en suspension ou en solution dans le mélange de vapeur et d'eau.
Ce mélange fluide entre dans le corps cylindrique avec une vitesse relativement élevée et la séparation qui aurait lieu, si la chambre de vapeur du corps était libre, avant le départ de la vapeur par la ou les ouvertures 14 au sommet du corps, serait insuffisante pour satisfaire aux exigences des surchauffeurs ou des turbines modernes.
Le séparateur de vapeur selon l'invention comprend deux sections 15 s'étendant dans la longueur du corps cylindrique, de part et d'autre de l'orifice de sortie de vapeur 14.
Les sections du séparateur sont espacées de façon à former entre elles un espace à vapeur sèche 16. Chaque section du séparateur est formée, de préférence, par une série de plaques ondulées non perforées très rapprochées 17, disposées verticalement côte-à-côte, dans la longueur du corps 10; ces plaques forment, entre elles, une série d'étroits canaux si-
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nueux 18 transversaux par rapport au corps 10, comme le montre la Fig. 3. Les sections du séparateur sont disposées de façon que les extrémités des canaux voisines de l'axe du corps cylindrique s'ouvrent dans l'espace à vapeur sèche 16, tandis que leurs extrémités opposées communiquent avec l'intérieur du corps.
Les plaques 17 sont ondulées de façon continue et présentent une série de creux 17a reliés par des crêtes 17b; elles sont,de préférence, disposées de façonà faire tourbillonner le mélange fluide passant dans les canaux, dans la mesure juste nécessaire pour amener toutes les parties du mélange en contact avec les surfaces lisses, collectrices d'humidité, que forment les plaques pendant le passage du mélange entre elles.
Les plaques 17 sont maintenues en place, avec l'écartement voulu, à l'aide de tiges 50 qui, comme le montre la Fig. 3, traversent des trous 17c ménagés,aux points appropriés, dans les ondulations des plaques juxtaposées, et sont garnies de pièces intercalaires cintrées 51 montées sur les tiges, en contact avec les ondulations des plaques. Cependant, il est préférable que les parties des plaques au voisinage immédiat des trous soient aplaties pendant le poinçonnage, ce qui permet d'employer des pièces intercalaires planes, comme le montre la Fig. 6.
Les extrémités inférieures des canaux 18 s'ouvrent dans un espace collecteur formé par une plaque de drainage 19 non perforée, située entre les arêtes inférieures extérieures des sections du collecteur, et ces sections sont, de préférence inclinées en sens inverses en divergeant vers le haut, comme c'est représenté, afin de compenser l'inertie des particules d'humidité qui s'accumulent dans chaque partie ondulée des plaques, ce qui permet au liquide séparé de s'écouler par gravité, sans se mélanger ou en ne se mélangeant que peu au
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liquide accumulé dans les ondulations voisines. Le liquide séparé s'accumulant sur la plaque 19 est évaqué par des tuyaux de vidange 20 répartis sur la longueur du corps 10, et dont les extrémités inférieures sont munies de joints de la façon décrite ci-après.
La mise en court-circuit des canaux 18 du séparateur, à travers l'espace collecteur d'humidité est évitée par une plaque obturatrice 22 en forme de V renversé, située entre les arêtes inférieures voisines des sections 15. La plaque 22 et les extrémités intérieures dessections du séparateur sont supportées par des cornières 23 convenablement disposées. Les sections du séparateur sont également fixées à la partie supérieure de la paroi du corps 10, au moyen de cornières 26, ferrures 27 et boulons 28.
Comme le montre la Fig. 2, les parties terminales correspondantes des plaques 19 et 27 sont prolongées de façon à obstruer partiellement les entrées des canaux 18, tandis que les extrémités de sortie de ces canaux restent libres,afin de réduire la vitesse d'échappement du mélange à une valeur où l'inertie du fluide est insuffisante pour surmonter la force d'adhésion entre le liquide séparé et les surfaces collectrices d'humidité.
L'égalisation de l'écoulement à travers les deux sections du séparateur, et la distribution de la vapeur entrante par rapport à un jet d'eau décrit ci-après, sont réalisées à l'aide d'une plaque 29 percée de trous 30 et disposée de façon à entourer les sections du séparateur. Des parties perforées correspondantes de la plaque 29 se trouvent à une certaine distance des extrémités d'entrée des canaux 18, pour former, devant chaque section, une chambre d'entrée dans laquelle la vitesse du fluide est réduite et où l'humidité peut se séparer.
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Afin de réduire la quantité de matières solides véhiculées par la vapeur, il est utile de soumettre le mélange de vapeur et d'eau à un lavage à l'eau d'alimentation relativement pure, avant le passage du mélange à travers les canaux 18.
Le dispositif utilisé dans ce but comporte des tuyaux d'amenée d'eau d'alimentation, 32, traversant la paroi du corps 10 à sa partie inférieure et divergeant, vers le haut, pour arriver aux sections du séparateur. L'extrémité de chaque tube traverse une partie correspondante de la plaque 29 et se termine, au voisinage de celle-ci, par une bouche semi-circulaire 33 à côté de laquelle se trouve une plaque 34 en forme de secteur, représentée sur les Figs. 4 et 5 et destinée à disperser l'eau en éventail. De cette façon, le mélange qui entre à travers les perforations 30 de la plaque 29, doit traverser un rideau d'eau avant de s'engager dans l'une ou l'autre série de canaux 18.
L'eau descendante réduit la vitesse du mélange et agit comme collecteur d'humidité et de particules solides du mélange, en chargeant chaque particule jusqu'à ce que son inertie l'oblige à tomber hors du courant de vapeur avant d'atteindre les canaux, ou à venir en contact avec les surfaces collectrices d'humidité. Dans le mélange seant dans les canaux, la charge primitive d'humidité impure se trouve ainsi remplacée par de l'eau d'alimentation relativement pure qui est ensuite séparée lors du passage à travers le séparateur.
Une plaque perforée 24 est disposée le long de l'extrémité de sortie de chaque section du séparateur, à une faible distance de celle-ci, comme le montre la Fig. 2, dans le but d'uniformiser la distribution de la vapeur dans les canaux de la section correspondante, en diminuant l'influence de l'orifice de sortie 14 sur les parties voisines des sections du séparateur. Cette disposition de plaques 24 est avantageuse, parce que le système de drainage du séparateur n'est pas in-
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fluencé par un accroissement subséquent de pression du côté de sortie de la section du séparateur. En outre, du fait que la vapeur est lavée et l'humidité séparée avant cet endroit, les perforations de la plaque n'ont pas tendance à s'obstruer.
La Fig. 2 montre un dispositif pour l'évacuation du liquide séparé, qui comporte une partie inférieure, en U, du tuyau de décharge 20, formée par un tuyau horizontal 41 et un tuyau vertical, plus large, 42, dont l'extrémité supérieure s'ouvre au-dessus du niveau d'eau dans le corps 10. Un tuyau de trop-plein 43 est logé dans le tuyau 42, avec un intervalle annulaire entre eux. L'extrémité inférieure du tube 43 s'ouvre près du fond du corps 10 et son extrémité supérieure débouche en-dessous du sommet du tube 42, mais au-dessus du niveau d'eau dans le corps 10. En fonctionnement normal, l'eau venant du séparateur s'écoule du tuyau 42 dans le tuyau 43 et, de là, dans l'eau au fond du corps 10. Le niveau d'eau normal dans le tuyau 42 constitue un joint qui empêche la vapeur d'entrer dans le tuyau 20.
Si la pression varie trop fortement dans le séparateur, à cause de dépôts solides dans ce dernier, ou pour d'autres raisons, seule l'eau formant le joint peut être refoulée dans le séparateur par la pression de la vapeur. Dans ces conditions, les tuyaux 42 et 43 empêchent l'eau du corps 10 de rentrer dans le séparateur.
Le séparateur ci-dessus décrit est d'une construction très ramassée et n'occupe qu'une partie relativement faible de l'intérieur du corps cylindrique. Toutes les pièces peuvent être introduites dans ce dernier à travers l'ouverture 40 pour y être assemblées. La disposition ramassée du séparateur à la partie supérieure du corps permet d'atteindre facilement les parties de celui-ci auxquelles sont raccordés les circulateurs 13 et les tuyaux descendants 11, pour les inspecter ou les réparer, ou pour mater les couvre-joints du tambour. On a constaté que l'efficacité de la séparation n'est pas affectée par des va-
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riations du niveau d'eau dans le corps cylindrique, ni par un accroissement notable du débit des circulateurs 13.
Bien que seule la forme préférée de réalisation de l'invention ait été décrit et représentée, il va de soi que l'appareil décrit peut subir des modifications sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Corps de vapeur et d'eau comportant un séparateur de vapeur et d'eau qui s'étend suivant sa longueur, dans sa partie supérieure, et qui comprend deux sections de séparateur inclinées en sens inverses et situées de part et d'autre de l'orifice de sortie du corps avec, entre elles, une chambre à vapeur sèche, chaque section étant formée de plusieurs plaques ondulées non perforées, juxtaposées de façon à former entre elles d'étroits canaux sinueux ouverts aux extrémités, s'éten- dant transversalement par rapport au corps et présentant une série d'ondulations transversales par rapport à la direction générale de circulation dans ces canaux, le corps comportant également un dispositif pour obturer l'espace entre chaque section et la partie supérieure du corps, une chambre collec- trice d'humidité qui reçoit,
du fond des sections, l'humidité séparée, et un tuyau de décharge raccordé à cette chambre.
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