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PERFECTIONNEMENTS AUX ECONOMISEURS ET AUX APPAREILS
ANALOGUES.
Cette invention a trait aux économiseurs, réchauf- feurs, surchauffeurs et appareils analogues, et l'un de ses buts principaux est d'établir un appareil simple, compact et efficace de ce genre.
Elle a en outre pour objet un économiseur comportant une série de rangées de tubes conduisant le fluide alterna- tivement dans un sens, puis en sens inverse,et établi,de telle sorte que le nombre de joints est beaucoup plus faible que ,
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daat lus autres écononiieeurs tubulaires connus.
D'autres caractéristiques ont trait à la disposi- tion des tubes, à la façon de supporter les tubes, aux dis- positifs prévus pour faciliter l'accès des tubes en vue de leur nettoyage,- de leur démontage et de leur remplacement et pour les guider dans l'opération de démontage.
Suivant une autre caractéristique l'appareil com- prend une disposition perfectionnée de tubes en U qui assure une surface de chauffe beaucoup plus grande que celle des appareils antérieurs de mêmes dimensions, c'est-à-dire un appareil qui, pour une même surface de chauffe, n'occupe que 60 % environ du volume des appareils antérieurs.
D'autres buts de l'invention sont de réduire encore les dimensions de l'économiseur par 1'application, de tubes à ailettes perfectionnés; de diminuer la perte de tirage; d'assurer de meilleures conditions d'écoulement et, d'une façon générale, d'établir un économiseur de faible encombre- ment, de faible chute de pression d'eau, ne comportant qu'un petit nombre de joints et dbnprix de revient relativement faible.
Dans les dessins annexés : -
Fig. 1 est une vue de face d'un économiseur établi suivant l'invention. Une partie de l'économiseur est repré- sentée en coupe verticale et d'autres parties sont schématiques; étant donné qutelles sont indiquées avec plus de détails dans les autres figures.
Fig. 2 est une coupe horizontale suivant 2-2 (fig.l).
Fig. 3 est une coupe verticale fragmentaire, par- tiellement brisée et à plus grande échelle représentant avec plus de détails la disposition des tubes, les plaques à tubes et les organes supportant les tubes.
Fig. 4 est une coupe transversale suivant 4-4 (fig. 3). '
Comme représenté, l'économiseur comprend, en général,
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une boite principale A munie de deux compartiments extrêmes 5 et 6, une conduite d'amenée 7, de préférence située à la /que les partie supérieure, pour l'admission d'un agent de chauffage ' /que les fumées d'un tel/ gaz de cadeau, une conduite de départ des gaz 8, foyer quel- conque quel- placée à la partie inférieure, et une série de tubes B, disposés de la façon qu'on va décrire.
Les tubes B sont des tubes en U disposés en plusieurs rangées verticales divisées en deux groupes 9 et 10, chaque ) groupe comprenant plusieurs rangées verticales,e--horizonta- lement espacées de tubes supportés par les extrémités oppo- ) sées de la boîte, chaque rangée étant composée d'une série de tubes en U espacés verticalement.
Les tubes du groupe 9 sont supportés près de leurs extrémités ouvertes 11 par une plaque à tubes 12 située près d'une des parois extrêmes de la boite ( celle de droite dans le présent exemple), cette plaque à tubes étant espacée suffisamment de ladite paroi extrême pour constituer le compartiment 6; et les tubes du groupe 10 sont supportés près de leurs extrémités ouvertes 13 par une plaque à tubes 14 située près de la seconde paroi extrême ou extrémité de gauche de la boîte'¯¯rais à un certain écartement de cette paroi, de façon à constituer le compartiment 5. Les tubes du groupe 10 sont placés, par rapport à ceux du groupe 9, de
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façon 41,;\ t ils occupent hl;!: espac.es eempï'is entre les rangées du groupe 9 et qu'ils soient décalés par rapport à elles.
En d'autres termes, dans la direction transversale, les tubesen U sont alternativement surélevés et surbaissés d'une moitié environ de l'espacement vertical des deux branches horizonta- les des tubesen U, comme il ressort de fig. 3 et 4.
Les tubesen U 15 et 16 des groupes de tubes sont situés dans la partie de la boite qui est limitée à ses ex- trémités par les plaques à tubes 12 et 14, et l'on remarquera que les coudes des tubes en U des rangées verticales alternan- tes sont disposés alternativement à droite et à gauche.
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Des brides 17 sont prévues aux extrémités ouvertes des tubes du groupe 9 pour la fixation de raccords à 180 démontables 18 dont le rôle est de relier les tubes des rangées du groupe 9 pour permettre au fluide de passer dans ces tubes alternativement dans un sens et en sens inverse, et des brides 19 sont prévues aux extrémités ouvertes des tubes du groupe 10 pour la fixation de raccords 20, à 180 qui relient les tubes des rangées du groupe 10 en vue du passage du fluide alternativement dans un sens, et en sens inverse à l'intérieur de ces tubes. Les coudes 18 et 20 sont disposés dans les compartiments 6 et 5, respectivement.
Pour augmenter la surface de chauffe de chaque tube, des ailettes f peuvent être prévues sur ces tubes, ces ailet- tes s'étendant dans la direction longitudinale des tubes et étant de préférence disposées dans un plan vertical.
L'eau (ou autre agent) à chauffer est amenée à un collecteur inférieur 21 par un ou plusieurs tuyaux 22 dtoù elle passe aux tubes du groupe 9 par une série de coudes 23, prévus à raison d'un coude pour chaque rangée du groupe, les points de raccordement étant établis avec les tubes les plus bas des rangées. Une seconde série de tuyaux coudés 24 est aussi prévue pour amener l'eau à chauffer aux tubes de'l'autre groupe 10, ces tuyaux 24 étant reliés aux tubes les plus bas des rangées de ce groupe.
L'eau se' meut alternativement dans un sens et en sens inverse à ltintérieur des tubes et pénètre finalement dans un collecteur supérieur 25 auquel les tubes les plus hauts des groupes 9 et 10 sont reliés par une série de tuyaux coudés 26 et 27, respectivement. L'eau s'échappe par un ou plusieurs,tuyaux 28.
Il ressort de ce qui précède que les rangées de tubes sont reliées en série au collecteur d'admission principal 21 et au collecteur d'échappement principal 25 et que les points de raccordement et les tuyaux coudés démontables 23, 24, 26 et
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27 sont disposés de telle sorte qu'en cas de fuites, on peut facilement refaireau dudgeon un raccord quelconque débouchant dans un de ces collecteurs sans déranger ni le collecteur, ni aucun des tubes de l'économiseur reliés à ce collecteur.
On décrira maintenant les plaques à tubes 12 et 14 supportant les tubes aux extrémités de l'économiseur. On voit que ces plaques sont divisées dans la direction verti- cale en sections ho@izontales démontables, les sections de la plaque à tubes 12 étant désignées par 29 et celles de la plaque à tubes 14 par 30. Chaque section comprend une ran- gée horizontale ou transversale de tubes en U. Ces sections sont fixées en 31 à des pièces de charpente verticales de la boite A et l'on Ménage entre elles un espace suffisant pour permettre l'insertion d'un joint calfaté comme indiqué en
32.
En enlevant une des sections de plaque à tubes après avoir enlevé tous les raccords susceptibles de s'y opposer tous les tubes en U faisant partie de la rangée ho- rizontale de la section sont exposés pour la visite, le nettoyage et le démontage. Dans le but de supporter la rangée horizontale de tubes en U pendant que la plaque à tubes qui les supporte habituellement a été enlevée, on prévoit au bord supérieur de chaque section un rebord large 33 qui fait saillie vers l'intérieur et constitue une tablette sur laquelle les ailettes des tubes peuvent reposer.
A cet égard on remarquera que lorsque la section à démonter a été détachée des supports latéraux, cette section tombe de la distance cor- respondant à l'espace de calfatage ménagé entre les sections, ce qui abaisse les tubes, dont les ailettes viennent reposer sur la tablette saillante de la section placée au-dessous. La plaque à tubes peut alors être enlevée librement, les trous 34 de cette plaque étant suffisamment grands et ayant une
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forme telle qu'on peut dégager les plaques des brides pré- vues aux extrémités des tubes. L'espace restant entre les tubes et les trous est rempli par un collier fendu 35 qui s'adapte exactement aux tubes et autour duquel une garniture de calfatage est emmanchée dans l'espace annulaire 36.
Les tubesen U sont supportés non seulement près de leurs extrémités ouvertes mais aussi à l'endroit du coude de l'U par des organes 37, représentés dans les fig. 3 et 4.' Les organes 37 sont fixés aux ailettes f près des ex- trémités coudées des tubes et reposent sur les deux tubes voisins inférieurs en un point voisin de celui où ces tubes sont supportés dans la plaque à tubes. Ces organes peuvent être fixés à l'ailette inférieure soit de la branche recti- ligne supérieure du tube en U, soit de la branche rectili- gne inférieure dudit tube, la disposition étant telle, dans chaque cas, que'lesdits organes peuvent passer en regard des,parties coudées des tubes sur lesquels ils reposent lors- qu'on retire de la boite les tubes portant lesdits organes.
Comme représenté, les organes 37 sont portés par les branches rectilignes supérieures des tubes du groupe 9 et par les branches rectilignes inférieures des tubes du groupe 10. Pendant qu'on effectue l'extraction des tubes, les organes 37 ervent de patins ou d'organes de guidage agencés pour glisser le long des tubes de support se com- portant à la façon de rails de guidage. Les tubes sont ainsi guidés dans leur enlèvement.
On se référera maintenant aux organes 37 qui sont fixés aux ailettes des branches inférieures des tubes en U, par exemple celles de la seconde rangée à partie de la gauche de fig. 4.
On voit que lesdits organes sont munis d'une partie 38 qui s'étend vers le bas entre les deux tubes de support ou de guidage et qui présente une entaille 39 agencée pour recevoir l'ailette supérieure de la branche supérieure du
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tube en U situé au-dessous. Ces organes 37 ne reposent pas normalement sur les ailettes, contrairement à ce qui est indiqué dans la fig. 4. Toutefois, lorsque les tubes sur lesquels reposent normalement les organes ont été enlevés, le jeu est rattrapé et les organes reposent sur les ailettes supérieures dont il vient d'être question.
Dans des circons- tances analogues, dans le cas des tubes en U auxquels les organes 37 sont fixés à l'ailette inférieure de la branche supérieure, par exemple ceux des première et troisième rangées à partir de la gauche de fige 4, ces tubes exigent pour leur support des pièces spéciales'40 qui sont fixées à l'ailette inférieure de la branche inférieure des tubes à U. Ces pièces 40 présentent une entaille 41 agencée pour recevoir l'ailette supérieure du tube placé au-dessous et se comportent de la même façon que les parties saillantes inférieures 38 des organes 37 précédemment décrits. De plus, les saillies 38 et les pièces 40 contribuent à maintenir les divers tubes en alignement.
Il ressort de ce qui précède que liés rangées ver- ticales de tubes du présent économiseur peuvent être pla- cées beaucoup plus près les unes des autres qu'il est pos- sible dans l'économiseur du type usuel comportant des tubes rectilignes munis de raccords coudés extérieurs démontables qui relient les tubes à chaque extrémité de l'économiseur et dans lequel il est nécessaire de prévoir beaucoup plus de place pour loger les brides des raccords à chaque extrémité des tubes.
Ce rapprochement est possible en raison de l'ap- plication de tubes en U disposés alternativement à droite et à gauche, dont les parties coudées sont situées à l'intérieur de la boîte et dont les raccords à brides se rapportant à 'une série sont situés à l'une des extrémités de la boîte, tandis que ceux se rapportant à l'autre série sont situés à l'autre extrémité de la boite. Grâce à cette disposition, l'économiseur n'occupe que 60 % environ du volume du type usuel susmentionné pour la même surface de chauffe.
En outre, par l'application d'ailettes ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
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@ qui-augmentent la surface de chauffe de chaque tube, on peut diminuer le nombre de tubes, de raccords et de joints et les.dimensions de l'économiseur tout en conservant la même surface de chauffe.
Cette diminution peut même être poussée plus loin à cause de la diminution du nombre de rangées de tubes au contact desquels les gaz doivent passer, cette diminution ayant comme résultat de diminuer la perte de tirage. Si l'on désire obtenir la même perte de tirage que dans l'éco- nomiseur du type usuel, on peut augmenter la vitesse des gaz et augmenter ainsi le taux de transmission de chaleur, ce qui permet une diminution relative de la surface de chauffe to- tale requise pour le,même travail des économiseurs.
En disposant les parties coudées des rangées hori- zontales alternativement à droite et à gauche de la façon @usindiquée, avec les raccords à bride reliant les extrémi- tés ouvertes de ces tubes aux extrémités ouvertes des tubes des rangées directement supérieure et inférieure, on obtient deux tnajets définis pour le passage de l'eau à travers l'é- conomiseur, l'un d'eux passant en série à travers les raccords, le long dtun côté, et l'autre s'étendant en série à travers les raccords, le long du côté opposé.
Dans l'économiseur du type usuel, il n'existe qu'un seul :trajet en série de ce genre et, par conséquent, l'eau doit se mouvoir à peu près deux fois plus vite, pour le même diamètre de tube. Elle doit aussi parcourir plus de deux fois la longueur de tube, car non seulementfle courant a été réduit approximativement d'une moitié dans le présent éco- nomiseur, mais la longueur de tube a été diminuée d'une façon supplémentaire par,,,la présence d'ailettes sur les tubes.
/charge Le résultat net est de réduire la perte de/paression à travers le présent économisr à moins du cinquième de celle de l'économiseur du type usuel. Par le choix de tubes de diamètre convenable, on peut maintenir la vitesse de
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l'eau à une valeur telle que le courant assure un taux de transmission de chaleur avantageux et que les petites bulles de gaz déposées soient continuellement éliminées de la surface des tubes, ce qui réduit au minimum la corrosion dans le cas où l'eau d'alimentation ne serait pas suffisamment désaérée.
Pour le cas où la température du gaz passant à l'in- térieur de L'économiseur s'élèverait à une valeur telle qu'el- le risque de détériorer les plaques à tubes, on envisage l'application de réfractaires sous forme de briques ou de matière, plastique à l'intérieur des plaques à tubes. Le revêtement en briques peut être construit de façon qu'il soit maintenu en place par les ailettes des tubes et qu'il puisse être démonté et remplacé sans détériorer ces ailettes. Les parois internes de la boite peuvent aussi être munies d'un revêtement réfractaire.