Générateur de vapeur vertical La présente invention a pour objet un générateur de vapeur vertical. Les termes eau et vapeur seront utilisés dans la description qui va suivre pour désigner tout liquide approprié et sa vapeur, à moins que le contexte ne prévoie autre chose.
Dans les générateurs connus du type vertical, la surface de chauffe est constituée par des tubes dis posés dans une enveloppe verticale contenant l'eau à évaporer, les tubes étant enveloppés par une cloison dont l'espace intérieur forme un passage ascendant pour la vapeur qui passe dans une chambre de vapeur à l'extrémité supérieure de l'enveloppe avant de quit ter celle-ci à travers une ouverture de sortie,
l'espace entre la cloison et l'enveloppe constituant un passage annulaire descendant pour l'eau.
Dans de tels générateurs de vapeur verticaux, on prévoit habituellement des séparateurs à l'extrémité supérieure de la cloison du passage descendant sépa rant l'eau du mélange de vapeur et d'eau qui monte à l'intérieur de ladite cloison,
l'eau séparée étant re cyclée vers le passage descendant .et la vapeur étant amenée à travers des dispositifs de séchage avant de quitter l'enveloppe à sa partie supérieure.
La chute de pression à travers les séparateurs peut être très grande et augmente avec le contenu en eau du mélange qui se présente à eux. Le but de l'invention est de réduire la teneur en eau du mélange de vapeur et d'eau lorsqu'il quitte l'espace où se forme la vapeur, de sorte que la chute de pression à travers les séparateurs est réduite ou que les séparateurs peuvent être supprimés.
Le générateur de vapeur vertical selon l'inven tion comprend à l'intérieur de la cloison un passage de section transversale réduite qui définit avec la cloison un canal ouvert à sa partie supérieure com muniquant avec l'espace servant au passage descen dant, de sorte que, lorsque le mésange de vapeur liquide monte à travers le passage ascendant,
ledit passage resserré lui impose un changement de direc- tion ayant pour conséquence une séparation de liquide qui est reçu par ledit canal ouvert, alors que le mé lange partiellement libéré de kquide passe à travers l'ouverture de sortie de vapeur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution du générateur faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue :en élévation en coupe de la première forme d'exécution de ce générateur.
La fig. 2 est une vue partielle de la seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est une coupe par la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue semblable à la fig. 1 de la troisième forme d'exécution.
Les générateurs de vapeur représentés aux fig. 1 à 4 comprennent une enveloppe 10 verticale d'échan geur de chaleur comportant une entrée d'eau 12 et une sortie de vapeur 14. Un faisceau vertical 16 de tubes en U .est disposé à l'intérieur de l'enveloppe 10 et sert à engendrer de la vapeur à partir de l'eau pro- venant de l'entrée 12.
Les tubes en U sont reliés à une plaque 18 et au-dessous de .cette plaque l'enve loppe est divisée par une paroi verticale 20 en un compartiment d'admission 22 et un compartiment de sortie 24,
ces compartiments étant reliés à l'extérieur de l'enveloppe pour la circulation du fluide chauffant à travers le faisceau de tubes 16.
Le faisceau de tubes 16 est entouré d'une cloison 26 qui s'arrête près du fond de l'enveloppe, de manière à former avec celle-ci un passage descendant 28 peur l'eau fournie à l'enveloppe et avec le faisceau de tubes 16 un passage ascendant 30 pour le mé lange de vapeur et d'eau qui est formé à l'intérieur de l'enveloppe.
La cloison 26 présente un étranglement à son extrémité supérieure et est fermée par une plaque 31 qui, conjointement avec le col de la cloison, définit un espace 32 relié au passage ascendant 30 pour rece voir le mélange vapeur-eau de celui-ci à travers un passage 34 de section transversale réduite. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, le passage 34 est muni d'une chicane 36 ayant la forme d'une jupe annulaire s'étendant vers le haut et convergeant vers l'intérieur à partir de la paroi du col de la cloi son 26.
Lorsque le mélange ascendant vapeur-eau traverse le passage 34, il se dilate vers l'extérieur dans l'espace 32 et le changement de direction d'écoulement ainsi imparti au mélange provoque la séparation de l'eau de la vapeur. Une autre séparation est provoquée par le fait que le mélange frappe contre les parois et la plaque de fermeture 31 de l'espace 32.
L'eau séparée du mélange vapeur-eau est reçue dans un canal 38 ouvert à sa partie supérieure défini par la jupe 36 et la cloison 26. Le canal 38 commu nique avec le passage descendant 28 pour l'écoule ment de l'eau dans ce passage à travers des ouvertu res 40 ménagées dans la cloison 26 au-dessous du niveau L de l'eau dans l'enveloppe 10. L'eau qui est séparée dans l'espace 32 revient par le passage des cendant 28 à l'extrémité inférieure du passage ascen dant qui amène l'eau introduite à travers l'entrée 12.
La vapeur au moins partiellement libérée d'eau dans l'espace 32 quitte celui-ci à travers une série de fentes 42 ménagées dans la cloison 26 et, lorsqu'elle traverse ces fentes 42 pour arriver dans une chambre 44 à l'extrémité supérieure de l'enveloppe, il se pro duit une autre séparation de l'eau provenant de cette vapeur et provoquée par la réduction de la section transversale des passages d'écoulement prévus pour la vapeur.
La vapeur quitte la chambre 44 à travers la sor tie 14 après avoir passé à travers le séparateur 46 d'eau et de vapeur disposé au voisinage de la sortie 14 où la vapeur est encore libérée de l'eau.
Comme représenté à la fig. 1, le niveau de l'eau à l'intérieur du canal 38 est plus bas que le niveau L de l'eau dans l'enveloppe 10. Cette différence est due à la pression régnant à l'intérieur de l'espace 32 et qui est plus grande que la pression dans la chambre de vapeur 44, cette différence étant une mesure de la chute de pression de la vapeur à travers les fentes de séparation 42.
Comme il a été mentionné ci- dessus, cette chute de pression peut être très élevée lorsque des moyens de séparation tels que les fentes 42 représentées à la fig. 1 ou des séparateurs habi tuels d'eau et de vapeur sont les seuls moyens pour séparer l'eau de la vapeur.
Lorsque, dans le générateur décrit, la vapeur quittant l'espace 32 doit passer à travers d'autres moyens de séparation d'eau tels que les fentes 42 avant qu'elle atteigne la chambre 44, il est important que les ouvertures 40 communiquant avec le canal 38 et le passage descendant 28 soient au-dessous du niveau L de peau dans l'enveloppe pour empêcher la vapeur de s'échapper à travers les ouvertures 40 directement dans la chambre de vapeur 44.
Lorsqu'il faut s'attendre à ce que le niveau L de l'eau dans l'enveloppe 10 varie sur une gamme relativement étendue, ce qui sera le cas, par exemple, lorsque le générateur de vapeur est destiné à être soumis à de grandes fluctuations de la charge qui lui est imposée, il est désirable de disposer les ouvertures 40 commu niquant avec le canal 38 et le passage 28 au-dessous du niveau d'eau le plus bas prévu dans l'enveloppe. Ceci peut être réalisé par la variante représentée à la fig. 2, qui montre la jupe 36 formée à partir de la cloison 26 d'un point situé au-dessous du col de cette cloison et qui est bien au-dessous du niveau d'eau normal dans l'enveloppe.
Dans cette disposition, les ouvertures 40 communiquant avec le canal 38 et le passage 28 sont suffisamment au-dessous du niveau normal L pour permettre une grande fluctuation de ce niveau avant que la vapeur puisse s'échapper directement de l'espace 32 dans la chambre 44. Le point sur la cloison 26 à partir duquel la jupe 36 est formée peut, bien entendu, varier dans chaque cas particulier pour tenir compte des fluctuations envisa gées du niveau d'eau.
La fig. 2 montre également une autre modifica tion. Des aubes de guidage 50 sont disposées dans le passage 34 reliant le passage ascendant 30 et l'espace 32, ces aubes ayant un pas déterminé et étant dispo sées de façon à faire tourbillonner le mélange vapeur- eau pénétrant dans l'espace 32.
La disposition des aubes est montrée plus clairement à la fig. 3 et est, de préférence, telle qu'elle impartisse au mélange vapeur-eau un mouvement de tourbillon d'un degré suffisant pour chasser les particules d'eau entrainées contre la cloison 26, provoquant ainsi une séparation ultérieure de l'eau à partir de la vapeur.
Le générateur de vapeur vertical représenté à la fig. 4 illustre un autre moyen de s'assurer que la vapeur ne puisse pas s'échapper directement de l'es pace 32 dans la chambre 44. Dans cette disposition, la cloison intérieure est formée d'une cloison 60 d'un diamètre plus petit que celui de la cloison 26 et qui s'étend vers le haut à partir d'un point qui est près de la plaque 18 jusqu'à un point au voisinage du col de la cloison 26, coaxialement avec cette cloi son. A son extrémité supérieure, la cloison 60 con verge pour former un col 62 faisant saillie dans l'es pace 32 et formant un passage resserré faisant com muniquer le passage ascendant 30 avec cet espace.
La cloison 60 forme avec la cloison 26 un passage des cendant 64 ouvert à sa partie supérieure, qui est parallèle au passage descendant 28 pour recevoir l'eau séparée dans l'espace 32 et pour faire passer cette eau séparée directement vers l'extrémité infé rieure du passage ascendant.
Les ouvertures 40 des dispositions représentées aux fig. 1 et 2 sont évitées dans la forme d'exécution représentée dans cette fig. 4 et malgré les grandes fluctuations du niveau L de l'eau dans l'enveloppe, il n'y a pas de danger que la vapeur passe de l'espace 32 à la chambre 44 sans passer d'abord à travers les autres moyens de sépa ration qui, dans cette figure, sont représentés comme des séparateurs centrifuges 52.
La forme de la cloison 60 a un autre avantage sur celle des fig. 1 et 2 du fait qu'elle permet à l'eau séparée dans l'espace 32 d'être éliminée beaucoup plus rapidement de cet espace et permet par consé quent d'obtenir une séparation d'eau plus efficace que dans les formes d'exécution des fig. 1 et 2.
Dans le générateur de vapeur vertical décrit, le faisceau de tubes 16 est dans chaque cas un faisceau de tubes en U relié à une plaque 18. Les tubes en U peuvent être remplacés par une rangée de tubes rectilignes et les tubes, soit rectilignes, soit en U, peuvent être reliés à une paire de collecteurs ayant des connexions traversant l'enveloppe 10 pour la circulation du fluide chauffant au lieu de traverser une plaque telle que 18.