Brevet FR2011345A1 — publié le 19700227

L'invention concerne un générateur de'vapeur'comportant un séparateur de vapeur cylindrique à placer.dans le collecteur d'eau et de vapeur d'une chaudière. Dans la technique de la production de la vapeur d'eau, un 5 des problèmes les plus importants est celui de 1'obtention de vapeur pure. Il est de pratique courante de séparer la vapeur d'eau de l'eau contenue dans la chaudière en utilisant un récipiait destiné à cette séparation connu sous le nom de. collecteur de vapeur et d'eau, l'eau tombant au foiôdudit collecteur pour être re-10 mise en circulation à travers la chaudière, tandis que la vapeur s'élève en direction de la partie supérieure pour éventuellement se diriger vers une turbine, etc. Cependant, dans la plupart des cas, cette vapeur est tout d'abord chauffée à nouveau (surchauffe) après être sortie du collecteur. Si ladite vapeur s'écoule direc-15 tement en direction de la turbine en partant du collecteur ou si elle est soumise à une opération de surchauffe, il importe qu'aucune particule d'eau ne soit entraînée avec la vapeur en dehors du collecteur. Il importe également que certains produits chimiques dissous dans les gouttelettes d'eau ne sortent pas du collec-20 teur en même temps que la vapeur, car ceci provoquerait un dépôt sur les surfaces du surchauffeur ou de la turbine et. les rendrait inefficaces. On a indiqué antérieurement de nombreux procédés pour purifier la vapeur dans le collecteur, mais ils ont .été, en général très coûteux et sans intérêt économique pour les chaudières de di~ 25 mensions réduites ou intermédiaires, pour lesquelles la dépense est une considération importante. Ces difficultés et d'autres auxquelles on s'est heurté avec les dispositifs de- la technique antérieure ont été éliminées d'une manière nouvelle dans la présente invention. 30 Par conséquent, la présente invention a pour objets.: principalement un générateur de vapeur contenant-un dispositif séparateur de vapeur très efficace et cependant peu coûteux; un générateur de vapeur comportant un dispositif d'épuration de la vapeur de construction simple et à peu près exempt de difficultés 35 d'entretien; un générateur de vapeur comportant un équipement d'épuration de la vapeur qui peut être facilement installé et remplacé en passant par un trou d'homme, dans le collecteur de vapeur et d'eau; un appareil d'épuration de la vapeur de conception simple et qui n'est pas rendu inutilisable par des dépots de sels ou 69 20806 2 2011345 analogues; un séparateur de vapeur de fabrication économique et qui peut assurer un long service avec un minimum d'entretien. La présente invention concerne dans l'ensemble un générateur de. vapeur avec un collecteur de vapeur et d'eau de forme 5 allongée, sensiblement cylindrique, comportant : une enveloppe de séparateur de vapeur de forme tubulaire allongée placée dans ledit collecteur, son axe étant parallèle à l'axe du collecteur, un tube intérieur de diamètre nettement inférieur à celui de l'enveloppe et ayant le même axe que. cette dernière, une paroi 10 cylindrique ayant sensiblement le même axe que ledit tube, à mi-chemin entre ce tube et 1'enveloppe de façon à créer deux tra-jets pour la vapeur ainsi que des encoches ménagées dans la surface latérale extérieure des organes limitant- chaque trajet, de façon à recueillir l'eau provenant du courant de vapeur pour 15 l'éliminer. En particulier, des orifices d'entrée sont ménagés dans 1'enveloppe en des emplacements choisis dans le.sens de sa longueur pour faire circuler de la vapeur le long de ces deux trajets et des orifices de sortie sont ménagés dans,ladite enveloppe 20 en des emplacements intercalés entre;lesdits emplacements choisis pour éloigner le courant de.vapeur de ces deux trajets. Une plaque séparatrice partant d'un point en. amont du, bord aval de chaque fente est orientée dans la direction amont, son bord amont étant écarté d'une faible distance de la.surface intérieure de 25 l'enveloppe ou de la paroi cylindrique, respectivement. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins sur lesquels : la figure 1 représente une partie d'un générateur de vapeur 30 réalisé selon les principes de la présente invention, et la figurç 2 représente une vue en coupe à plus grande échel' le d'une-partie du dispositif séparateur. . Si l'on se reporte aux dessins, le:générateur 10 de vapeur comprend un collecteur 11 d'eau et de vapeur, de forme allongée, 35 tandis que des tubes de sortie de la vapeur ainsi que des tubes de trop-plein. 13 sont raccordés à sa partie inférieure. Un tube d'alimentation 14 de la chaudière est placé au fond de celle-ci de façon à maintenir à une valeur déterminée le niveau 15 de 1 eau au fond du collecteur..Une tubulure de purgé continue 16 69 20806 3 2011345 et un tube d'introduction des produits chimiques sont également placés à la partie inférieure du collecteur. Une cloison 18 est placée obliquement en travers du fond du collecteur de façon à capter la vapeur arrivant dans les tubes 12 de sortie de la va-5 peur et à la diriger vers un côté du collecteur. Le bord supérieur de cette cloison est au-dessus du niveau de l'eau 15 et, au-dessus de ce bord supérieur, se trouve un premier séparateur 19 constitué par des plaques parallèles perforées orientées dans le sens de la longueur du collecteur et recouvertes par une plaque horizontale 10 21. A gauche de la plaque 21 se trouve une enveloppe 22 de-forme tubulaire allongée placée dans le collecteur, son axe étant parallèle à l'axe dudit collecteur, ladite enveloppe ayant des extrémités fermées. Un tube intérieur 23 de diamètre nettement inférieur à celui de l'enveloppe 22 est disposé coaxlalement par 15 rapport à celle-ci. Une paroi cylindrique 24 (délimitant un tambour) est placée à peu près coaxialement à l'axe du tube et se trouve à mi-chemin entre le tube 23 et l'enveloppe 22 de façon à subdiviser l'espace qui les sépare en deux trajets 25 et 26 pour la vapeur. La fente 27 se trouve sur la surface latérale exté-20 rieure du trajet 26 ét est ménagée dans la paroi cylindrique 24 tandis qu'une fente 28 semblable est ménagée dans le logement 22, ces fentes étant destinées à recueillir l'eau entraînée par le courant de vapeur, pour l'éliminer. La fente 27 ménagée dans la paroi cylindrique 24 est re-25 liée à des tubes d'écoulement 29 orientés radialement dans l'espace compris entre la paroi cylindrique et l'enveloppe. Ces tubes d'écoulement traversent l'enveloppe 22 pour aboutir à une rigole collectrice 31 elle-même reliée par un tube 32 à la partie inférieure du collecteur où son extrémité extérieure est au-dessous 30 du niveau 15 de l'eau. La fente 28 dans l'enveloppe 22 débouche également dans la rigole collectrice 31 et y fait tomber de l'eau. Des orifices d'entrée 33 sont ménagés dans l'enveloppe 22 en des emplacements choisis dans le sens de sa longueur pour faire circuler la vapeur le long des trajets 25 et 26. De même, 35 des orifices de sortie semblables 34 sont ménagés dans l'enveloppe 22 en des emplacements alternant avec lesdits emplacements choisis et se trouvent entre ces emplacements pour faire circuler le courant de vapeur provenant des deux trajets 25 et 26 dans le tuyau 35 d'écoulement de la vapeur du collecteur. Une plaque séparatrice 69 20806 4 2011345 36 est placée en amont du bord, aval de la fente 27, de sorte que son bord amont est espacé d'une petite quantité de la surface intérieure de la paroi cylindrique 24. Une plaque séparatrice semblable 37 est placée entre le bord aval de la fente 28 ména-5 gée dans l'enveloppe 22 et un emplacement en amont, à une petite distance de la surface inférieure de l'enveloppe. Le fonctionnement de l'appareil selon l'invention est maintenant facile à comprendre, d'après la description ci-dessus. La vapeur provenant des tubes de sortie 12 de vapeur pénètre dans le 10 collecteur 11 de vapeur et d'eau, circule le long de la cloison 18 et arrive dans la chambre délimitée par le niveau 15 de l'eau, le séparateur 19 et la plaque supérieure 21. La vapeur d'eau circule ensuite à travers le séparateur 19 et pénètre dans l'enveloppe 22 par les orifices d'entrée 33. La vapeur se répartit d'elle-15 même entre les trajets 25 et 26 et circule en suivant un chemin circulaire, atteignant finalement les plaques séparatrices 36 et 37. Cette eau, plus lourde que la vapeur, est projetée vers l'extérieur par la force centrifuge le long de chaque trajet et pénètre dans l'intervalle entre les plaques saparatrices at la 20 surface de la paroi 24 cylindrique ou l'enveloppe 22. L'eau qui circule au-dessous dé la plaque séparatrice 36 passe par la fente 27, les tuyaux d'écoulement 29 pour aboutir dans la rigole collectrice 31. De même, la vapeur passant entre la plaque séparatrice 37 et la surface intérieure de l'enveloppe 22 arrive, en 25 passant par la fente 28, dans la rigole collectrice 31» L'eau provenant des deux fentes s'écoule ensuite vers le bas par le tube 32, jusqu'à la masse d'eau au fond du collecteur. Cependant, la vapeur continue à monter et sort par les orifices de sortie 34 en direction de l'espace au-dessus de la plaque 21 et pénètre en-30 suite dans le tube 35* en direction du dispositif de surchauffe ou de la turbine, etc. La figure 2 représente le mode de réalisation de l'extrémité aval de la plaque 37» Un collecteur 38 en forme de L recouvre l'extrémité de cette plaque et guide les gouttelettes vers une 35 fente 39 aboutissant à la fente 28. Quand la vapeur d'eau circule le long du bord antérieur de la plaque 37* le courant de vapeur est subdivisé entre les deux faces de cette plaque. La partie qui circule entre la plaque et l'enveloppe arrive directement à la fente 28. La partie qui passe entre la plaque 37 et le tambour 69 20806 5 2011345 24 est projetée en direction de la plaque 37 et, finalement, les parties les plus lourdes et les gouttelettes sont rassemblées par la chicane 38. Le bord antérieur de cette chicane subdivise également ce courant, la partie la plus lourde passant à travers la 5 fente 39 tandis que le reste passe par les passages 34. Un dispositif semblable est placé à proximité du bord aval de la plaque de séparation 36. Donc, d'une manière générale, l'appareil selon l'invention subdivise le courant total de vapeur en deux portions et ensuite soumet deux fois chaque portion à l'effet d'un collec-10 teur. La pi'ésente réalisation s'est avéré très pratique parce que sa résistance à l'écoulement de la vapeur semble être à peu près constante quel que soit le débit de vapeur qui la traverse, autrement dit quelle que soit la charge de la chaudière. On obtient 15 ainsi une vapeur très pure bien qu'une grande quantité de vapeur par unité de longueur soit envoyée à travers le séparateur; ce dernier est peu encombrant et peut être introduit par un trou d'homme ménagé à l'extrémité du collecteur d'eau et de vapeur. 69 20806 6 2011345 REVENDICATIONS 1 - Générateur de vapeur caractérisé en ce qu'il comprend : a) un collecteur de vapeur et d'eau de forme sensiblement cylindrique allongée, 5 b) une enveloppe de séparateur de vapeur de forme tubulaire allongée placée dans ledit collecteur, son axe étant parallèle à l'axe de ce collecteur, c) un tube intérieur de diamètre nettement inférieur à celui de l'enveloppe et dont l'axe coïncide avec celui de cette der- 10 nière; d) une paroi cylindrique dont l'axe coïncide sensiblement avec celui dudit tube, placée au milieu de l'intervalle ejitre le tube et cette enveloppe de façon à créer deux trajets pour la vapeur, et 15 e) des fentes ménagées dans la surface latérale des organes délimitant extérieurement chaque trajet afin de recueillir l'eau entraînée par le courant de vapeur pour l'éliminer. 2 - Un générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des orifices d'entrée sont ménagés dans l'enve- 20 loppe en des emplacements choisis dans le sens de sa longueur pour faire circuler la vapeur suivant ces deux trajets et en ce que des orifices de sortie sont ménagés dans ladite enveloppe en des emplacements alternant avec lesdits emplacements choisis et sont destinés à éloigner le courant de vapeur de ces deux trajets. 25 3 - Générateur de vapeur selon la revendication 2, caracté risé en ce qu'une plaque séparatrice part du bord aval de chaque fente en direction de l'amont, le bord amont de chaque plaque était espacé d'une petite quantité de la surface intérieure de l'enveloppe ou de la paroi cylindrique, respectivement. 30 4 - Générateur de vapeur selon la revendication 1, caracté risé en ce que la fente ménagée dans la paroi cylindrique est raccordée au tube d'écoulement orienté radialement dans l'inter-, valle entre la paroi cylindrique et l'enveloppe. 5 - Générateur de vapeur selon la revendication 4, caracté- 35 risé en ce qu'une rigole collectrice est placée au-dessous de l'enveloppe et reçoit de l'eau provenant de la fente ménagée dans l'enveloppe ainsi que des tubes d'écoulement et en ce qu'un tube part de la rigole pour aboutir à la partie inférieure du collecteur d'eau et de vapeur. 69 20806 7 2011345 6 - Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une chicane est associée au bord aval de chaque plaque séparatrice, ladite chicane comportant une partie radiale entre le bord aval de la fente qui lui correspond et écartée de 5 l'extrémité aval de ladite plaque de façon à délimiter une seconde fente, la chicane comportant également un rebord du coté intérieur de la partie radiale , ledit rebord étant orienté parallèlement à ladite plaque et ayant la même longueur.