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Boîte à. feu pour locomotives et autres véhicules à vapeur.
On connaît,déjà des générateurs de vapeur destinés aux locomotives ou autres véhicules et dans lesquels la produc- tion de la vapeur d'utilisation est obtenue par chauffage au moyen d'un fluide intermédiaire, par exemple de l'eau, décrivant un circuit primaire fermé; celui-ci comporte un faisceau vapori- sateur dans lequel le fluide intermédiaire est vaporisé et un faisceau condenseur dans lequel il cède au fluide secondaire sa chaleur latente de vaporisation, pour retourner ensuite dans le faisceau vaporisateur.
De telles boites à. feu sont généralement constituées par un ou plusieurs collecteurs supérieurs ou décanteurs de vapeur reliés à des collecteurs inférieurs, d'une part, par des tubes formant le faisceau vaporisant, d'autre part;, par des tubes en nombre moindre servant au retour d'eau; les afflux d'eau arrivant par ces tubes se répartissent entre différents tubes vaporisants après avoir subi des changements multiples de direc-
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tion et de section créant des pertes de charge élevées.
La présente invention a pour objet une boite à feu destinée à des véhicules de ce genre.
Cette boîteà feu comprend essentiellement des tubes en U ou en V qui en constituent les parois et sont raccordés à des collecteurs séparateurs d'eau, lesquels tubes n'appartiennent chacun qu'à une seule parole sont disposés de telle façon que, pour chacun d'eux, l'une des branches soit chauffée par le foyer plus intensément que l'autre, en sorte qu'elle forme la partie vaporisante du tube, tandis que l'autre sert au retour d'eau.
Dans le mode de réalisation adopté de préférence, des tubes en U forment les parois latérales de la boite à feu et des tubes en V forment le ciel, ces tubes étant disposés de façon à constituer un grand nombre de circuits locaux aussi courts que possible et présentant le minimum de pertes de charge, de sorte que, dans tous les tubes, la circulation et la vaporisation soient aussi actives que possible et que la réalimentation des parties vaporisantes soit assurée à un haut degré ; pourles tubes en U, cette réalimentation sera assurée principalement par l'eau sortant de la branche vaporisante et rentrant directement dans l'autre branche, dite de retour d'eau, du même tube;
pour les tubes en V, elle le sera principalement par l'eau sortant d'une branche vapo- risante et rentrant dans la branche de retour d'eau du ou des tubes en V immédiatement voisins.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexas., donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
L'exemple choisi et représenté concerne plus particuliè- rement une chaudière de locomotive, mais l'invention peut être appliquée de façon similaire à toutes chaudières du type défini plus haut.
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La fig. 1 est une coupe transversale d'une boite à feu de locomotive établie conformèment à l' invention.
Les fig. 2 et 3 en sont des coupes horizontales par- tielles, respectivement par II-II et par III-III de la fig. 1.
Le fluide secondaire à vaporiser est amené par des tubulures non représentées dans un ballon ou corps cylindrique 1 et la vapeur produite est prélevée par des tubulures qui n'ont pas été non plus représentées.
Le circuit primaire fermé comprend un faisceau vaporisa- teur constitué par des tubes en U, 2 et 2' et des tubes coudés en V, 3 et 3', dont les extrémités débouchent dans les collecteurs séparateurs de vapeur 4 et 4'; ce circuit comprend, en outre, un faisceau condenseur logé dans le corps cylindrique 1, et immergé dans le fluide secondaire à vaporiser ; lefaisceau condenseur est relis aux séparateurs 4 et 4' par des tubes de raccordement 5 et 5'.
6 et 6'.
Les tubes 2 et 2' , qui forcent les parois latérales de la boite à feu sont, dans le cas de la figure, disposés dans des plans obliques par.rapport au plan de symétrie de la locomotive (fig. 3) de telle façon que leurs branches situées vers l'exté- rieur se trouvent en regard des jours que laissent entre elles les branches situées vers l'intérieur et vice-versa; les deux extrémités de chaque U débouchant dans un même collecteur 4 ou 4' dans des plans transversaux très voisins l'un de l'autre, et de part et d'autre du plan de symétrie vertical du collecteur.
On comprend aisément que, dans chacun de ces tubes, la branche vaporisante sera celle qui est située vers l'intérieur, l'autre branche constituant un retour d'eau par où la première est constamment alimentée.
On voit aussi que l'eau entraînée par la vapeur,à la sortie d'une branche vaporisante, aura tendance à pénétrer dans
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la branche de retour du même tube, étant d'ailleurs projetée, par force vive, vers l'entrée de cette branche, par suite de la forme et de la disposition des extrémités du tube.
Les tubes en U pourraient aussi être disposés dans des plans verticaux perpendiculaires au plan de symétrie de la locomotive; en somme, leurs branches extérieures ou de retour d'eau peuvent être plus ou moins masquées,par rapport au foyer, par les branches vaporisantes ; elles peuvent participer, dans une mesure limitée, à la vaporisation, de façon à activer cette dernière ainsi que la circulation dans le faisceau primaire.
Chacun des tubes coudés 3 et 3' part d'un des collec- teurs 4 ou 4' par une branche sensiblement verticale formant retour d'eau et aboutit à l'autre collecteur par une branche oblique qui est la partie vaporisante, l'ensemble de ces dernières branches formant le ciel de la boîte à feu.
Les entrées des branches verticales, formant retour d'eau, sont disposées à la partie la plus basse du collecteur et, par rapport aux sorties des branches obliques constituant les parties vaporisantes, dans une position telle que l'eau sortant de ces dernières ait, par force vive et par gravité, une tendance naturelle à entrer directement dans la ou les branches de retour les plus proches.
En soigne, l'eau circulant dans les tubes en V décrira constamment des trajets fermés sur eux-mêmes et en forme de huit.
La vapeur formée dans les tubes 2 et 2', 3 et 3' se rend donc par das chemins très directs et présentant le minimum de pertes de charge, aux collecteurs 4 et 4' où elle se sépare de l'eau qui l'accompagne; celle-ci retourne,également par des chemins très directs et présentant un minimum de pertes de charge, vers les parties vaporisantes. La vapeur ainsi décantée se rend par les tubes de montée 5 et 5' dans le faisceau condenseur en
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partie représenté; après y avoir cédé sa chaleur latente de vaporisation, le fluide condensé revient dans les collecteurs 4 et 4' par les tubes de retour 6 et 6' et décrit à nouveau le même circuit.
La liaison entre les deux collecteurs constituée par les tubes 3 et 3', assure un équilibre parfait des pressions et des quantités d'eau et de vapeur dans l'ensemble du circuit primaire.
Le circuit primaire contient une quantité d'eau suffisante pour que les branches vaporisantes ne soient jamais dépourvues d'eau, tout au moins jusqu'au niveau supé- rieur 9 du croisement des branches formant le ciel de la boita à feu. Ce point de croisement est, de préférence, situé au moins à la hauteur de la partie inférieure des collecteurs 4 et 4'.
Le ciel pourra être complèté par des écrans disposés, par exemple, sur les tubes obliques, soit en 7-7, soit en 8-8, et qui peuvent être constitués par des tôles.
On remarquera que les extrémités des tubes en U et des tubes en V sont convenablement cintrées, et les raccords des tubes en U et en V sur les collecteurs convenablement groupés, de manière que les raccords soient abrités contre le rayonnement de chaleur du foyer par les écrans que consti- tuent lesdites extrémités de tubas.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
Notamment, les tubes en U peuvent se trouver dans des plans verticaux perpendiculaires au plan de symétrie de la locomotive au lieu d'être dans des plans obliques par rapport à ce plan. De même, les extrémités de deux tubes en V voisins pourront se trouver dans un même plan transversal à
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la locomotive.
Il està noter que, pour constituer les tubes en U, il y a avantage à utiliser des coudas à sections droites intérieures croissantes, puis décroissantes, toujours supérieures . la section droite du reste des tubes, favorables à la diminution des pertes de charge, et excluant l'emploi de cintres de diamètre relativement grand, lesquels comportent obligatoirement un apla- tissement;, donc une diminution de la section droite intérieure.
Pour améliorer la décantation de la vapeur, et pour assurer une réserve de capacité suffisante pour tenir compte de la dilatation de l'eau et du volume de vapeur inclus dans l'eau en service, les collecteurs 4 et 4' peuvent être doublés ou multipliés par intercalation d'autres collecteurs semblables dans le trajet des tubes 5 et 5'.