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LOCOMOTIVE A HAUTE PRESSION.
La présente invention a pour objet une locomotive com- pound à haute pression avec surchauffe intermédiaire et en particulier une locomotive à haute pression ayant une courte chaudière à tubes de fumée placée dans le courant des gaz chauds, derrière une chaudière à haute pression chauffée directement ou indirectement (par exemple p ar la vapeur pro-
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duite dans un système de tubes d'eau fermés). Cette dernière chaudière fournit la vapeur motrice à haute pression, de 50 à 100 atmosphères. La chaudière à tubes de flamme servant principalement de réchauffeur d'eau d'alimentation et de collecteur de boue pour la chaudière à haute pression.
Cette .chaudière à tubes de flamme ne produit qu'une petite quan- tité de vapeur à basse pression, qui peut être ajoutée à la vapeur d'échappement de l'étage à haute pression de la ma- chine, le mélange se faisant par exemple dans un surchauf- feur intermédiaire. Il est encore possible d'utiliser cette vapeur à basse pression dans des appareils auxiliaires, lorsqu'elle a été réchauffée dans un petit surchauffeur supplémentaire.
Il est matériellement plus difficile d'obtenir une haute surchauffe sur les locomotives que dans les machines fixes eu égard à la charge admissible par essieu et à la place limitée dont on dispose.
Pour obvier àces difficultés, la disposition réalisée conformément à la présente invention est caractérisée par le fait que, contrairement à toutes les dispositions précédentes de surchauffeurs à tubes de fumée pour locomotives, le rapport de la'surface de surchauffe à la surface de chauffe de la chaudière à tubes de fumée, rapport qui était jusqu'à présent toujours plus petit que 1, est inversé, c'est-à-dire est rendu supérieur à 1.
Selon une forme de réalisation de l'invention montrée sur le dessin, la chaudière à tubes de flamme est pourvue entièrement ou presque entièrement de tubes de fumée conte- nant plus de quatre tubes surchauffeurs, les coudes se trou- vant, comme à l'ordinaire, entièrement logés dans les dits tubes de fumée.
Jusqu'à maintenant de tels dispositifs de surchauffeurs, où tous ou presque tous les tubes de fumée sont pourvus d'éléments de surchauffe, n'dnt été construits
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que sous forme de surchauffeurs tubulaires, petits ou moyens, ayant deux ou au plus quatre tubes surchauffeurs dans chaque tu@e de fumée, tandis que des surohauffeurs à tubes de fumée avec plus de quatre tubes de surchauffe, bien que déjà connus, n'ont été fabriqués que sous forme de "surchauffeurs à gros tubes de fumée". La chaudière comportait 2 à 4 rangées de ces gros tubes de fumée disposées au-dessus de plusieurs tubes de fumée vides et étroits.
Si, selon l'invention, la chaudière de réchauffage préli- minaire à tubes de fumée ou de flamme, d'une locomotive à haute pression avec surchauffe intermédiaire, est construit suivant le nouveau type de chaudière à tubes de fumée avec de gros tubes de flamme, chacun d'eux renferment plus de quatre tubes surchauffeurs, la condition spéciale indiquée ci-dessus est obtenue, à savoir, dans la chaudière à tubes de flamme, le rapport de la surface de surchauffe à la surface de chauffe devient supérieur à 1. Il est environ 1,5 avec la locomotive compound à haute pression représentée sur le dessin et ayant les caractéristiques suivantes: Pression de la vapeur dans la chaudière à haute pression atm. 60: Pression de la chaudière de réchauffage atm.14.
Température de la vapeur surchauffée à haute pression 450 C.
Température de la vapeur surchauffée à basse pression 350 C.
Bien que la chaudière de réchauffage préliminaire occupe avec son espace d'eau, une place considérable sous le collecteur de vapeur et d'eau de la chaudière à haute pression, la disposition selon l'invention présente l'avantage d'assu- rer ainsi un meilleur support pour la chaudière à haute pression, et d'augmenter la rigidité de tout l'ensemble.
Néaumoins seulement une quantité relativement petite de la chaleur est absorbée, aux dépens du surchauffage, par l'accroissement de la surface de chauffe de \la chaudière
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à tubes de fumée, car la surface de chauffe est relativement petite en comparaison de la surface de surchauffe existante, due à l'utilisation de gros tubes de flamme contenant plus de quatre tubes surchauffeurs.
De plus la transmission de la chaleur à la surface de surchauffe du fait de la grande vitesse des gaz, est très bonne depuis le début et les gros tubes de flamme peuvent être dudgeonés à leurs extrémités de diamètre réduit sur la plaque de fond arrière de la chaudière, Il est possible de disposer derrière cette plaque, un espace accessible pour les cendres qui se séparent du courant de gaz qui s'écoule lentement vers le bas, en suppriment quelques rangées de tubes générateurs de vapeur à haute pression, et ceci sans effectuer le surchauffage ni trop exposer les coudes de retour, au danger d'être brûlés.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La figure 1 montre en coupe longitudinale une locomotive pourvue d'un système de surchauffeur disposé conformément à l'invention.
La figure 2 est une coupe suivant A-B de la fig.l.
La figure 3 est une coupe suivant C-D de la figure 1, les longerons étant supprimés.
Sur le dessin, 1 représente la chaudière tubulaire à haute pression qui forme le foyer.
Au voisinage de cette chaudière, dans le courant des gaz de combustion, est placée la chaudière de réchauffage préliminaire 2. Cette dernière est traversée par de gros tubes de fumée 3, chacun d'eux renfermant six tubes de deux surchauffeurs 4 et 5 (fig.2). Un surchauffeur intermédiaire 6, chauffé à la vapeur, sert à réchauffer la vapeur puisée dans le cylindre à haute pression 7, ce cylindre étant disposé
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dans l'exemple montré sur le dessin suivant l'axe de la ma- chine. La vapeur vive à haute pression passe par un conduit de jonction (non représenté) reliant la prise de vapeur 8 de la chaudière 1, et l'admission de vapeur 9 dans la chambre de vapeur saturée du surohauffeur de vapeur vive à haute pres- sion 4, et est fortement surchauffé dans les tubes de ce surchauffeur.
Ensuite cette vapeur à haute pression passe par un tube de communication (non représenté) reliant la prise de vapeur 10 de la chambre de vapeur du surchauffeur à l'admis- sion de vapeur 11 d'un serpentin ou élément de chauffage du surchauffeur intermédiaire 6. Après avoir cédé sa chaleur en excès, la vapeur à haute pression s'écoule depuis l'orifice de sortie 12, par un tube de communication, jusqu'à l'admis- sion de vapeur 14 dans la chambre de vapeur saturée d'un second surchauffeur 5 à tubes de flamme, agissant comme re- surchauffeur et élevant la vapeur à haute pression, à la tem- pérature désirée pour être utilisée dans les organes à haute pression de la machine.
La vapeur à haute pression re-sur- chauffée quitte la chambre de vapeur surchauffée du sur- chauffeur 5 par l'orifice 16, et un tuyau de communication (non représenté) la conduit au tiroir du cylindre à haute pression 7.
La vapeur d'échappement de ce cylindre entre dans le surchauffeur intermédiaire 6 en passant par un conduit (non représenté) et pénètre par l'orifice 18. Elle est surchauf- fé et ressort par l'orifice 19, un tuyau (non représenté) la conduit alors aux cylindres latéraux à basse pression qui ne figurent pas sur le dessin.
Les gros tubes de flamme 3 renfermant chacun six tubes surchauffeurs, sont amincis à leur extrémité arrière et dud- geonés comme il est montré en 20.
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Les tubes générateurs 22 de la chaudière à tubes d'eau sont disposés en travers du carneau dans le but de protéger les surchauffeurs à tubes de fumée contre les coups de feu.
Ils sont supprimés devant l'extrémité arrière de la chau- dière 2 de réchauffage préliminaire pour rendre libre un e- space accessible 23 dans lequel les cendres se déposent grâce à la diminution de vitesse des gaz..Avec cette disposition la surface couverte par l'eau pour chacun des gros tubes 3 de la chaudière de réchauffage préliminaire 2 est beaucoup plus petite que la surface en contact avec la vapeur pour les six tubes surchauffeurs disposés dans chacun des dits tubes de flamme.
Les coudes de retour avant ne doivent pas, de préfé- rence, s'étendre jusqu'au fond avant de la chaudière 2, mais s'arrêter à une faible distance car il est possible que près du fond avant de la chaudière de réchauffage préliminaire, la différence de température entre les gaz et la vapeur surchauf- fée à haute pression devienne trop petite pour ajouter une quantité de chaleur notable pour la surchauffe. Dans cer- taines circonstances la différence de température peut être nulle ou négative, et dans ce cas, les extrémités des tubes surchauffeurs conduisant la vapeur surchauffée, doivent être recouverts d'une matière calorifuge.
La petite quantité de vapeur à basse pression produite dans la chaudière de réchauffage préliminaire 2 peut être prise par un conduit de communication 24 et distribuée aux appareils auxiliaires (pompe d'alimentation, pompe à air et autres), comme vapeur saturée ou comme vapeur surchauffée.
Dans ce dernier cas, un petit surchauffeur peut être logé dans la boite à fumée, ou les tubes surchauffeurs de ce surchauffeur supplémentaire peuvent être disposés dans une des rangées verticales de gros tubes de flamme de la chaudière de réchauffage 2.
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A titre de variante la petite quantité de vapeur à basse pression produite dans cette chaudière 2, peut être dirigée vers le surchauffeur intermédiaire et mélangée avec la vapeur d'échappement du cylindre à haute pression de la machine.
Dans l'exemple représenté, le réchauffage est obtenu dans un surohauffeur intermédiaire 6, chauffé à la vapeur, mais à titre de variante tout en restant dans le cadre de l'invention, la vapeur d'échappement peut être directement réchauffée dans un surchauffeur à tubes de flamme.
Dans ce cas, le surchauffeur intermédiaire est supprimé et à la place du second surchauffeur 5 à haute pression un surchauffeur à basse pression et à tubes de flamme est disposé dans les gros tubes de flamme de la chaudière de réchauffage préliminaire 2. La vapeur d'échappement du cylindre à haute pression doit alors, étant donné la température élevée des parois tubulaires, passer à travers un séparateur d'huile avant de pénétrer dans le réchauffeur.