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"Dispositif de surchauffe applicable aux locomotives à haute pression".
La présente invention a pour objet un dispositif de surchauffe particulièrement avantageux pour les locomo- tives à haute pression, à production indirecte ou directe de vapeur motrice. Si ces locomotives à haute pression sont construites comme locomotives à deux étages de pres-
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sion et de telle sorte que la chaudière ordinaire à tubes de fumée soit agencée comme chaudière à basse pression dans le trajet des gaz de combustion vers la chaudière à tubes d'eau, qui produit de la vapeur de chauffe dans le cas où l'on utilise comme vapeur motrice de la vapeur indirecte, ou de la vapeur motrice à haute pression dans le cas de vapeur motrice directe, on ob- tient une solution avantageuse du problème de la sur- chauffe,
en disposant dans les tubes à fumée de la chau- dière longitudinale les éléments de tubes des surchauf- feurs ordinaires à tubes de fumée, aussi bien pour la haute pression que pour la basse pression. Si, par contre, dans la locomotive à deux pressions la fraction de vspeur à haute pression doit être augmentée de telle façon que la chaudière à basse pression ne produise plus qu'une faible partie de la vapeur à basse pression et suivant les circonstances une partie si petite que cette chaudière ne constitue aux petites et aux moyennes puissances qu'un simple réchauffeur pour la chaudière à haute pression, ou qu'elle n'ait même principalement qu'à résoudre ce dernier problème de sorte que la loco- motive ne travaille plus qu'avec de la vapeur à haute pression,
la solution favorable ci-dessus du problème de la surchauffe n'est plus possible. Une solution connue et immédiate est celle qui consiste à intercaler le sur- chauffeur, c'est-à-dire le surchauffeur préliminaire et le resurchauffeur entre la partie qui produit la vapeur et le préohauffeur dans le trajet des gaz de combustion.
Cette disposition du surchauffeur a cependant l'inconvé-
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nient essentiel qu'on obtient en particulier pour les petites puissances, une surchauffe trop minime, du fait que la partie de-vaporisation a déjà trop refroidi les gaz chauds. Si l'on voulait, pour obtenir une plus haute surchauffe, placer le surchauffeur plus près du foyer, c'est-à-dire non derrière, mais entre les groupes de tubes producteurs de vapeur, on pourrait bien obtenir une surchauffe plus forte, mais il serait à craindre en particulier, que, du fait de la fermeture de l'arrivée de vapeur en cas d'arrêt brusque de la machine, les tubes du surchauffeur ne deviennent incandescents et ne se consument aveo le temps.
L'invention permet d'éviter cet inconvénient du fait que les éléments de tubes d'un ou de plusieurs surchauffeurs (surchauffeur préalable et resurchauffeur) sont disposés de telle façon qu'ils traversent les ran- gées de tubes producteurs de vapeur dans des plans transversaux, c'est-à-dire dans des plans perpendieu- laires à la direction du trajet des gaz chauds. On obtient ainsi une forte surchauffe parceque les tubes du sur- chauffeur sont dans une zone chaude de gaz de combustion et, malgré tout, ces tubes sont à l'abri d'une détéri- cration quand on interrompt brusquement la prise de va- peur.
Du fait que, grâce à cette disposition, les rangées de tubes producteurs de vapeur et les faisceaux de tubes surchauffeurs de vapeur sont emboités les uns dans les autres, il se produit une action réciproque, due au rayon- nement, qui n'existe pas, quand on insère le sur chauffeur en un tout, soit entre la partie productrice de vapeur,
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et le préchauffeur, ou entre deux groupes de tubes de la partie productrice de vapeur.
Si l'on arrête le surchauf- feur, et que, par conséquent, la température des parois des tubes monte, les rangées voisines des tubes produc- teurs de vapeur, traversées perpendiculairement par les tubes de surchauffeur, enlèvent, en.absorbant la chaleur rayonnée par les dits tubes, suffisamment de chaleur à ceux-ci pour empêcher leur incandescence et par suite, leur détérioration. Il n'est dans ce cas pas absolument nécessaire qu'un tube de surchauffeur alterne avec une série de tubes producteurs de vapeur mais deux tubes de surchauffeur peuvent, le cas échéant, se trouver entre deux séries de tubes vaporisateurs..
Il est possible, de cette façon, de placer les éléments du surchauffeur jusqu'à proximité de la chambre de combustion, sans risque que lors d'un arrêt de la locomotive ou d'une suppression brusque de la prise de vapeur, comme ceci arrive par exemple dans les pentes, le surchauffeur ne devienne incandescent et se consume. Dans la disposition du sur- chauffeur conformément à l'invention, la transmission de la chaleur est améliorée par la chaleur rayonnante de la flamme et le tourbillonnement des gaz chauds qui se pro- duit. La surface de chauffe du surchauffeur est relative- ment petite, et légère, ce qui est particulièrement impor- tant pour conserver un poids de construction de la loco- motive peu élevé pour une puissance donnée.
On rend ainsi les surchauffeurs facilement démontables et on peut obtenir avec un suirchauffeur disposé de cette façon, une surchauffe relativement uniforme sous toutes les charges, sans que des dispositifs spéciaux de réglage, comme des canaux de dérivation soient nécessaires.
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L'invention s'applique aussi bien aux surchauffeurs de vapeur fraîche, qu'aux surchauffeurs de vapeur intermé- diaires, de même les surchauffeurs peuvent être des sur- chauffeurs préliminaires et des resurohauffeurs en parti- culier dans le cas où la surchauffe intermédiaire de la vapeur de travail est produite de façon indirecte par de la vapeur fraîche fortement surchauffée.
Il est essentiel que dans tous les cas, les tubes de surchauffeur soient disposés de telle façon qu'ils traver- sent dans des plans traversaux les rangées de tubes produc- teurs de vapeur.
La description qui va suivre, en regard du dessin an- nexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle façon l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une locomotive à haute pression, dans laquelle, à la manière connue, la production de la vapeur à haute pression est obtenue de façon indirecte.
La fig. 2 est une section transversale suivant la ligne A - B de la fig. 1 par le surchauffeur intermédiaire et la boîte à fumée.
La fig. 3 représente à plus grande'échelle, la partie de la chaudière à haute pression contenant les surchauffeurs, sans le tambour de vapeur motrice.
La fig. 4 représente, à une échelle agrandie, une sec- tion transversale suivant la ligne C - D de la fig. 1.
La fig. 5 est une section correspondent à la fig. 4, d'une forme d'exécution modifiée, vue en direction de l'a- vant vers le surchauffeur intermédiaire.
Les fig. 6 à 9 représentent le montage des tubes du surchauffeur, les fig. 6 et 7 sont une élévation et un plan de ce montage, par derrière, et les fig. 8 et 9 une éléva- tion et un plan par devant, avec tube du surchauffeur dé- montables.
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La fig. 10 est une coupe longitudinale d'une locomo- tive à haute pression, avec production directe de vapeur à haute pression, et disposition modifiée du surchauffeur, intermédiaire.
La fig. 11 est une coupe suivant E - F de la fig.
10, tandis que les fig. 12 et 13 représentent une coupe suivant la ligne G - H de la fig. 11, et une vue brisée d'une partie de la chaudière et du surchauffeur.
Les fig. 14,15 et 16 représentent une forme modifiée du surchauffeur. La fig. 14 est une section par la chau- dière à haute pression, avec vue du surchauffeur; la fig.
15 est une vue latérale de la fig. 14, et la fig. 16 est une vue par dessus d'une partie des tubes du surchauffeur.
La fig. 17 est une section transversale correspondante à la fig. 4 d'une forme modifiée.
Sur les fig. 1 à 4, la partie à haute pression de la locomotive comporte un système chauffant pour le tambour de vapeur motrice 1, dans lequel de la vapeur à haute pres- sion, par exemple à 60 atmosphères, est produite directe- ment par chauffage avec de la vapeur d'eau comprimée encore plus fortement, par exemple de 80 à 90 atmosphères ou aussi par de la vapeur d'un liquide bouillant à haute tempéra- ture. La chaudière de chauffe forme la boîte à fumée et le carneau de gaz de fumée adjacent, et se compose de tubes de vaporisation 2, formant les parois et le toit de la boîte à feu et du carneau adjacent. La partie du carneau adjacente à la boîte à feu est traversée par des rangées verticales de tubes de vaporisation 3.
Tous ces tubes 3 débouchent en bas dans un collecteur d'eau 4 ci en haut, comme on le voit sur la fig. 4, dans les réservoirs intermédiaires 5, dans lesquels la vapeur de chauffe développée se rassemble, avant
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d'entrer dans les éléments chauffants.13* qui sont montés dans la chambre d'eau du tambour de vapeur motrice 1. La vapeur motrice produite par exemple à 60 atmosphères par- vient par un tube 6 à un surohauffeur comportant un collée- teur de vapeur saturée 7, et un collecteur de vapeur sur- chauffée 8, reliés par les faisceaux de tubes de surehauf- feurs 9 en forme de boucles. Comme on le voit d'après le dessin, ces boucles 9 traversent les rangées des tubes de vaporisation verticaux 3 dans des plans transversaux.
La vapeur fortement surchauffée dans ces surchauffeurs 7,8,9 parvient par le tube 10 au corps de chauffe 11 d'un sur- chauffeur intermédiaire 12. Après cession de sa chaleur de surchauffe à la vapeur d'échappement du cylindre à haute pression de la maohine s'écoulant par ce surchauffeur intermédiaire, la vapeur de chauffe parvient par le tube 14 à un seoond surchauffeur, ou resurchauffeur qui se compose, comme le premier surchauffeur, de collecteurs 7 et 8, et de boucles de tubes 9, placées entre les rangées de tubes de vaporisation verticaux 3, dans des plans transversaux. De ce resurchauffeur, la vapeur à haute pression parvient par un tube 15 et un régulateur 16 au tiroir 18 du cylindre 19 à haute pression de la maohine.
La vapeur d'échappement du cylindre à haute pression s'écoule par un tube 20 avanta- geusement par une soupap-e à retour 27 dans le surchauffeur intermédiaire 12 et de celui-ci par le régulateur 21, dans les tiroirs 23 (Fig. 2) des cylindres à basse pression 24 de la machine. Au carneau des gaz formé par les tubes 2, se raccorde avant la botte à fumée 17, une courte chaudière à tubes de fumée 28, à travers laquelle passe toute l'eau d'alimentation, et qui sert ainsi de préchauffeur pour le tambour de vapeur motrice 1 de la chaudière à haute pression.
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La vapeur à basse pression produite dans cette chaudière, par exemple à 14 atmosphères, parvient de même par une condui- te 28 dans le surohauffeur intermédiaire 12, où elle se mé- lange à la vapeur d'échappement du cylindre à haute pression arrivant par la conduite 20, et est surchauffée avec cette dernière. Elle parvient de même façon correspondante par le régulateur 21 et la conduite 22 dans les tiroirs des cylin- dres à basse pression.
Comme on le voit sur le dessin, les tubes de surchauffeur 9 sont placés dans la partie de la chaudière qui reçoit les deux surchauffeurs dans des plans transversaux entre les rangées de tubes de vaporisation 3, de telle façon que, si pour une raison quelconque, les tubes de surchauffeur ne sont pas traversés par la vapeur, ils puissent rayonner la chaleur qu'ils ont captée aux gaz de combustion, aux tubes de vaporisation voisins parcourus par de l'eau, ou par un mélange d'eau et de vapeur et par suite refroidis intérieurement et de cette façon ne pas devenir in- candescents.
Il est ainsi possible de placer les tubes de surchauffeur jusque proximité de la botte à feu, et de cette façon d'utiliser les gaz très chauds sans danger d'une détérioration des surchauffeurs pour une très forte sur- chauffe avec une surface de chauffe du surchauffeur relative- ment petite.
La fig.5 représente un mode d'exécution qui diffère de celui des fig. 1 à 4 en ce que la vapeur de chauffe du sur- chauffeur intermédiaire 30 correspondant au surchauffeur in- termédiaire 12 de la fig. 1, est prise aux réservoirs inter- médiaires 5. Elle va de ceux-ci par les conduites 31 dans le collecteur de vapeur saturée 7, du surchauffeur 9, et après sa surchauffe du collecteur de vapeur chaude 8, par la con-
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duite 32 dans les circuits de chauffage 33 du surchauffeur intermédiaire 30. Après cession de sa vapeur de surchauffe et de vaporisation, le condensat s'écoule par des tubes de chute 34 dans des tubes collecteurs 35, dans lesquels parvient aussi le condensat des éléments de chauffe 13 du tambour de chauffe 1.
Dans ce cas, la partie de chaudière recevant les surchauffeurs ne contient donc pas, comme dans les fig. 1 à 4, un surchauffeur préliminaire et un resur- chauffeur pour la vapeur motrice à haute pression, mais un surchauffeur pour la vapeur motrice à haute pression et un surchauffeur intercalé dans une dérivation du cir- cuit de chauffe fermé de la chaudière à haute pression.
On pourrait aussi, d'après une variante de la fig. 5, conduire la vapeur chaude des réservoirs intermédiaires 5 directement sans surchauffe préalable dans les boucles de chauffage 33 du surchauffeur intermédiaire. Dans ce cas, la partie de chaudière ne contient, entre les rangées des tubes de vaporisation 3, qu'un seul surchauffeur pour la vapeur motrice à haute pression.
Les fi g. 6 à 9 représentent le montage des boucles de surchauffeur 9. Les tubes de vaporisation 2, qui forment! la paroi du carneau de gaz de combustion sont munis d'un côté de nervures 40, avec évidements 41, dans lesquels s'engagent les extrémités des boucles 9 des surchauffeurs.
Du côté opposé, où peut s'effectuer le démontage du sur- chauffeur, les tubes n'ont pas de nervure, et la fermeture a lieu au moyen de plaques de serrage 42, qui sont pour- vues d'évidements correspondants 43 pour les extrémités des boucles 9. Ces plaques de serrage 42 sont assujetties contre chacun des tubes 2, au moyen de brides 44 que l'on peut fixer à l'aide d'écrous.
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Dans la locomotive représentée fig. 10, la vapeur motrice à haute pression, à 60 atmosphères par exemple, est produite directement dans une chaudière à tubes d'eau, qui se compose du tambour collecteur de vapeur 50, et des tubes d'eau 51, qui forment aussi ici les parois et le toit de la boîte à feu et du carneau de gaz adjacent et qui sont reliés dans le bas par des collecteurs d'eau.
La partie du carneau adjacente à la boîte à feu est traver- sée par des séries de tubes de vaporisation 53 verticaux.
Une courte chaudière à basse pression 54 est disposée à proximité de la chaudière à tubes d'eau. Elle sert égale- ment en premier lieu de préchauffeur pour l'eau d'alimenta- tion de la chaudière à haute pression, mais produit en même temps de la vapeur à basse pression à 14 atmosphères par exemple, Le dispositif de surchauffe est le suivant dans l'exemple représenté:
La vapeur à haute pression produite dans le tambour collecteur de vapeur 50 s'écoule par une conduite 55 dans un surchauffeur qui est divisé en deux moitiés avec collec- teurs de vapeur saturée 56 et collecteur de vapeur sur- chauffée 57, reliés par des boucles de surchauffeur 58.
Comme on le voit dans la fig. 11, les boucles de surchauf- feur sont dans ce cas parallèles aux séries de tubes de vaporisation verticaux 53 et sont suspendues par le haut.
Ici aussi, les boucles de surchauffeur traversent les sé- ries des tubes de vaporisation 53 dans de-s plans transver- saux, comme dans les modes d'exécution des fig. 1 à 5. La vapeur à haute pression surchauffée parvient par un tube 60 et un régulateur 61 dans le tiroir 62 du cylindre à haute pression 63. Pour la surchauffe intermédiaire de la vapeur d'échappement du cylindre haute pression, ainsi que pour la surchauffe de la vapeur fraîche produite dans
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la chaudière à basse pression, on utilise,dans ce mode d'exécution le dispositif bien connu du surchauffeur à tubes de fumée. La vapeur de sortie du cylindre à haute pression parvient par un tube 64 et avantageusement par une soupape 75, dans le collecteur de vapeur saturée d'un surchauffeur à tubes de fumée 65.
La vapeur à basse pres- sion produite dans la chaudière à basse pression 54 s'écoule par un tube 59 dans le collecteur de vapeur satu- rée d'un deuxième surchauffeur à tubes de fumée 66, y est surchauffée, et s'écoule ensuite du collecteur de vapeur surchauffée de ce surchauffeur par un régulateur 67 et une conduite 68 dans un mélangeur 69, dans lequel la va- peur surchauffée du cylindre à haute pression arrive aussi du surchauffeur 65 par une conduite 70. Le mélange de vapeur surchauffée s'écoule du mélangeur par la condui- te 71, qui est montrée brisée, dans les tiroirs des cy- lindres à basse pression, qui sont disposés de la même sur façon que^la fig. 2.
Un mode d'exécution modifié du dispositif de sur- chauffeur conformément à l'invention est représenté sur les fig. 14,15 et 16. Dans ce dispositif, le ou les sur- chauffeurs sont démontables latéralement, comme sur les fig. 1 à 4, mais le collecteur de vapeur saturée 72 et le collecteur de vapeur surchauffée 73 sont disposés verti- calement.
Les boucles de surchauffeur 74, partant de ces collec- teurs, sont, comme on le voit fig. 16, recourbées de 90 , de sorte que les boucles 74 traversent de nouveau dans des plans transversaux les séries de tubes de vaporisation 53 verticaux, et de cette façon, on obtient le même effet avan- tageux que dans les autres modes d'exécution.
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La fig. 17 montre, en section transversale correspon- dant à la fig. 4, une modification de dispositif de sur- chauffeur pour le cas où deux surchauffeurs sont montés entre les tubes de vaporisation verticaux 3, et ne sont pas placés l'un derrière l'autre dans le carneau des gaz chauds, mais parallèlement l'un au-dessus de l'autre, et par conséquent, subissent le même chauffage. Les collec- teurs de vapeur 76 et 77 appartiennent, avec les tubes 78 qui s'y raccordent par exemple au surchauffeur préalable, et les collecteurs 79 et 80 avec leurs tubes 81, au re- surchauffeur.
Il est bien évident que les formes d'exécution des surchauffeurs des fig. 11 à 13 et 14 à 16 peuvent être appliquées à une locomotive à haute pression à production indirecte de vapeur à haute pression (fig. 1) et inverse- ment, les formes d'exécution de surchauffeur décrites et représentées pour cette locomotive sur les fig. 3, 4 et 17, peuvent aussi être utilisées sur une locomotive à production directe de vapeur à haute pression, comme celle de la fig. 10.
L'esprit de l'invention n'est pas non plus changé si la locomotive a aeux cylindres à haute'pression au lieu d'un seul.
REVENDICATIONS.
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