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"GENERATEUR DE VAPEUR"
Il a été remarqué que les mélanges combustibles brûlent (avec déflagration) en vase clos plus rapidement et à des températures plus élevées, avec augmentation de pression simultanée, que dans des espaces libres, à la pression atmos- phérique. Alors que, par exemple, pour les chambres de combus- tion à l'air libre des foyers de chaudières à vapeur, il est in dispensable d'avoir de vastes espaces afin de donner au mélan- ge le temps nécessaire à une combustion complète et d'ernpê- cher la perte des parcelles non brûlées, les combustibles tels que les gaz, l'huile, le charbon pulvérisé et autres Matières similaires finernent divisées détonent dans des cham- bres de combustion closes en une fraction de seconde.
Le cube des chambres de combustion est déterminé, non plus en
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fonction de la durée de la combustion, mais uniquement en fonction de la, quantité de mélange combustible que l'en doit pouvoir amener pour chaque processus de déflagration.
La présente invention a pour objet un généra- teur de vapeur dans lequel ce phénomène est utilisé en soumettant des combustibles tels que du gaz, de J'huile, du charbon pulvérisé, etc .. , à une combustion instantané(,, en déflagration en vase clos, et an utilisant la chaleur ainsidégagée à la production de vapeur.
Il est connu également que le coefficient de trans- mission de chaleur d'un fluide dépend étroitement de la densité de ce fluide et de sa vitesse d'écoulement.
L'élévation de la pression,résultant de la défloration en vase clos peut s'utiliser à son tour à conférer aux produits de la combustion à la sortie de la chambre de combustion une vitesse d'écoulement éJ evée de sorte qu'il suffit de surfaces d'échange de chaleur relativement faibles pour transmettre à l'eau à vaporiser la chaleur liburés par la combustion.
L'invention a dès lors en outre pour objet un générateur de vapeur dans lequel un combustible est brûlé avec augmentation de pression dans une chambre de combustion, l'élévation de pression réalisée étant utilisée en majeure partie pour obtenir une forte vitesse d'écoulement des pro- duits de la. combustion, dans le but d'augmenter le t@@@smis- sion de chaleur aux surfaces de chauffe.
La Fig. 1 du dessin annexé mentre un exemple d'exécution de ce générateur de vapeur. Au lieu d'une cham- bre de combustion à air libre cornue les chaudières à vapeur ordinaires, le générateur objet de l'invention comporte un récipient clos 1 auquel on amène, au moyen d'un tube 2, une charge, d'un mélange de combustible et (l'air. Une fois la chambre de combustion chargée, le mélange est allumé au moyen @
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d'un dispositif l'allumage 3 qui peut être électrique, par exemple. Le mélange détone ainsi. avec augmentation de pression simultanée, ce qui provoque la fermeture du clapet de retenue automatique 4.
L'élévation de température et de pres- sion résultant de la déflagration de la charge imprime alors aux produits de combustion une très grande vitesse et les chas- se à travers les tuyères 5, constituées par un certain nombre de tu'oes étroits, où les gaz en s'échappant abandonnent aux parois des dites tuyères la totalité de leur chaleur interne et leur énergie cinétique, cette dernière sous forme de cha- leur de frottement.
Aussitôt l'échappement terminé , est-à- dire dès que la pression dans la chambra de combustion est tombée au-dessous de la pression de charge du mélange frais, le clapet.de retenue s'ouvre pour livrer passage à du mélan- ge frais qui, en chassant les gaz restants de la combustion, vient remplir nouveau la chambre. La charge une fois ter- minée, il se produit un nouvel allumage et le cycle recom- wence. Par suite de la section relativement faible des tuyè- res et de la résistance à l'écoulement qui en résulte, une certaine pression de charge peut être maintenue même sa,
ns qu'il soit nécessaire d'avoir une soupape d'échappement.
La chaleur codée aux parois de la chambre de comoustion et des tuyères doit être évacuée au fur et à mesure par ]'eau à vaporiser. Dans ce but l'eau à vapo- riser doit passer à une grande vitesse le long des surfa- ces de ces organes. A cet effet, des corps cylindriques 6 et 7 entourent la chambre do combustion et les tuyères de telle façon que l'eau se trouve réduite en une couche de faible épaisseur et amenée étroitement en contact avec les surfaces à refroidir.
La circulation de l'eau est déterminée dans l'exemple décrit par la différence de densité entre l'eau de la partie droite du générateur, qui estchargée de bulles
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de vapeur, et l'eau plus froide de la partie jg ?,1<ihr= qui n'en contient pas.
La colonne de retour 8 sert ici en même tomps à recevoir l'eau froide d'alimentation, dont l'introduction
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s'effectue en 9 . La vapeur produite se sépare ,.j],"13 l corps du chaudière supérieur 10 , q,.i est pourvu COL1;,1C d'habitude d'un indicateur de niveau d'eau 11, d'une soupape de aûreté 12 et d'un dôme de vapeur 13. La vapeur produite par le gé-
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narrateur eat prise par la tubu]ure 14, tandis q,2f, les gaz brûlés s'échappent à l'air libre -par le cône en tôle 15.
La Fig. 2 montre une variante du générateur de vapeur suivant l'invention,dans laquelle le mélange de combustible et d'air est admis à une pression do charge plus élevée. 1 désigne de nouveau la chambre de combustion, 2 le tuyau d'amenée du mélange combustible, 3 le dispositif d'al-
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l:>:>1#,ie , et 4 un clapet de retenue. Le raéJo>'1l}" de n,oa^ ti'ole et d'air ou bien, lorsqu'il ent fait usage dp charbon pulvé- risé ou d'huile comme C01;b13 i.ble, ] 'air 001,;:)J,t,1.110 81;:11, e:dj porté 1: une certaine pression au C:l0YC'1 d'un coM'3r'"-s3eur ]6.
La commande de ce compresseur e,3t assurée par ,a 1> turbine a Gaz 17 actionnée par les gaz ae Co .1ÎJII,tiOl1, le.;aacls sont encore animés d'une grande vitesse d'écoulement. Dr1'1., ce bUJ0, les tubes 5 utilisés comme organes de chauffage débouchent dans an appareil directeur 18 qui imprime aux gaz la direc- tion nécessaire pour agir sur l'aubade de la roue. Les gaz
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perdus s'échappent ensuite à l's, t iosphère par la cheminée 15.
En aménageant encore des surfaces de chauffe à ]'aval de la
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turbine à jgaz , le e travail absorbé par cette turbine peut ?tre récupéré presque intégralement et utiJ i.3Ô 13, la production de vapeur, vu que seules les pertes extérieures, telles que le frottement des paliers, le refroidisse est et les fuites sont inutilisées, tandis que tout le travail de compression est con-
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serve au cycle thermique sous la forme de chaleur.
La turbine à gaz peut fonctionner côtoie turpine @ explosions, les gaz venant frapper la roue par à-coups répétés c'est-à-dire avec une chute de pression et une chute thermique variable, mais elle pourra aasai fonctionner comme turbine à action si les gaz sont accumulés à pression constante en amont de l'appareil directeur, pour entrer ensuite dans la roue avec une chute de pression constante. L'air qui a été comprimé par le compres- seur 16 est amené par le tuyau 2 à la soupape de retenue 4.
Le principe du fonctionnement est identique à celui de l'e- xemple précédent. Pour activer la circulation de l'eau , l'exemple d'exécution décrit comporte une pompe' de circulation 19 actionnée par une source d'énergie quelconque, telle qu'un moteur électrique, une turbine à vapeur, ou même par la tur- bine à gaz elle-môme.
L'eau froide est également chassée au travers de cylindres de guidage 6 et 7 le long de la chambre de combustion et.les tuyères, pour réaliser 'une communication simple entre la chambre de combustion et l'appareil directeur de la turbine à gaz, lo@ tuyères sont reportées entre deux corps cylindriques 7 et 20, L'eau chauffée à haute tempéra- bure et chargée de bulles de vapeur pénètre par le tube 21 dans la chaudière proprement .lite qui est comme précédemment pourvue, de la manière usuelle,
d'un indicateur de niveau d'eau 11 , d'une soupape de sûreté 12 , d'un dôme à vapeur 13 et d'un tuyau ::le .4 rise de vapeur 14.
Pour les pressions de charge très élevées, il sera bon de munir aussi la chambre de combustion d'une valve d'échappement 22 qui restera fermée pendant la. charge, mais qui s'ouvrira immédiatement après la déflagration du mélange.
(Jette valve, .le même que la soupape d'admission et le dispo- sitif d'allumage, peuvent être actionnées au moyen d'une com- mande mécanique, belle qu'un arbre à cames commandé par un moteur spécial, ou bien par de l'huile sous pression, la @
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pompe à huile et le système do disbribution iJtili1t alors :1.C- tionnés par un moteur. La commande '11éü.i,nh.lue d'38 soupapes oùt de l'allumage permet en même bemps UT. réglage efficace du générateur de vapeur, en donnant le Moyen d'agir par la vi- te:j.3e de l'arbre à cames sur le nombre ir's oycir-s, c'ost-a- dire le nombre des déflagrations.
Il sera avantagea .l ' :>± i l 1 - ser, non pas une chambre à combustion unique, :.x;1 plusieurs de ces chambres, dont le tour de fonctionnement j:;,tlf3 le te,1pS sera facile à régler si l'on emploie des soupapes commandées.
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La coioe.ùande des soupapes peub aussi s'utiliser à assurer en Ulême temps un réglage du compresseur, par exeuiple par l' 1i1^ termédiaire d'un papillon ou de diffuseurs réglables, ainsi que le réglage de la quantité d'eau d'alimentation, de telle
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sorte que le générateur de vapeur j!o.13313 suivre 1rl-"3ta!1tané- ment les variations de la -consommation de vapeur,
pour @ette
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raison, il est d'ailleurs possible de .,..Ôdli.le ;1 in minimum le volume de la chambre d'eau du générateur de vapeur.
A la vaporisation directe on pourrait aussi sabs-
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ti.tuer la vaporisation indirecte, en l-ljiJ i.8al1t pour l'évacuation de la ca7ear .an véhicule de chnJ 0:11', te} qu'un liquide a point d'ébullition :J 1 <1 v qui 'r.5t",'ncÈJ,le pe3 C),1.1n- rie à l'évaporâleur proprement dit.
Une partie des surfaces d'échange thermique (parola de la chambre de combustion et dc:.} -t,..1.yèF3P), ':?f'at, bien Gl1teI1du, être utilisée :i.a,:p3L a la surchauffe ,;1<' le, va- peur.