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"Procédé et dispositif concernant le fonctionne- ment des foyers, notamment ceux des locomotives".
'L'objet de l'invention est un procédé, et un dispositif nécessaire pour sa mise en oeuvre, des- tiné à améliorer l'évacuation des fumées hors de la boite à fumée des foyers de locomotive et autres.
Le dispositif pour l'évacuation de la fumée est encore actuellement constitué simplement par une buse alimentée de vapeur d'échappement (dénommée colonne d'échappement), dont l'orifice est surmonté d'une che- minée. Le courant de vapeur qui s'échappe de la buse entraîne avec lui les gaz brûlés et les conduit par la @
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cheminée dans l'atmosphère.
En ce cas, la section de l'orifice de la colonne d'échappement et en même temps, par suite, la valeur de la pression antagoniste dans le cylindre, est déterminée par la puissance d'entraînement qu'on désire obtenir de la part du courant de vapeur. A son tour, la pression antagoniste inévitablement produite par la colonne d'échappement consistue une perte de puissance mécanique. C'est pourquoi, afin d'améliorer la puissance mécanique utile, on s'efforce d'augmenter la section de la colonne d'échappement. Sous ce rap- port, on n'a pas encore tiré parti, pour le processus d'entrafnement, de la vaporisation oomplémentaire de la vapeur d'échappement que permet la température élevée des gaz de combustion et grâce à laquelle, pour un même effet d'aspiration, on peut obtenir un accroissement de la dite section de la colonne d'échappement.
Suivant l'invention, une partie de la cha- leur des gaz de combustion doit être utilisée pour aug- menter la température de la vapeur passant le long de la colonne et pour augmenter ainsi son énergie potentiel- le par vaporisation complémentaire. Cette énergie po- tentielle, de plus, est transformée en énergie oinétique grâce à une conformation particulière de l'orifice de la colonne d'échappement, et utilisée pour l'évacuation des gaz de combustion.
Suivant l'invention, on atteint ce résultat d'une part grâce au fait que, l'embase de la colonne étant judicieusement façonnée, des gaz de combustion sont incorporés aussi rapidement et intime- ment que possible au courant de vapeur traversant la
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colonne et, d'aigre part, qu'on donne à l'orifice de la colonne une section évasée rappelant celle d'une buse de Laval et calculée d'après la quantité de fumée ajou- tée et d'après les phénomènes thermiques, pour transfor- mer favorablement la chaleur du mélange vapeur-fumée en énergie cinétique.
L'accéleration susceptible d'être atteinte pour le mélange en donnant à l'orifice de la colonne d'échappement une forme d'après Laval est limitée par les dimensions habituelles des tuyaux alimentés par la vapeur d'échappement, ces dimensions posant évidemment une limite au-del de laquelle il n'ya plus intérêt à élergir la colonne. Si l'on désire accroître encore la vitesse d'écoulement du mélange, il y a intérêt disposer au-dessus de la colonne une ou plusieurs tuyères intermédiaires, également du type Laval. Après une nouvelle aspiration de gaz de combustion par les ouvertures de communication avec la boîte à fumée pré- vues en.oe cas il se produit dans ces tuyères inter- médiaires un complément de chauffage, un léger laminage et une détente progressive du mélange.
De ce fait, la vitesse du mélange est accrue dans les limites où c'est encore possible.
L'aspiration proprement dite des gaz de combustion, qui a en même temps pour effet d'activer le feu ainsi qu'il convient, est produite par le mélange vapeur - fumée qui s'échappe de la colonne d'échappement ou de la dernière tuyère intermédiaire, mélange qui, grâce au dispositif décrit, s 'engouffre aven une vitesse fortement accrue dans la cheminée qui le conduit de
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manière habituelle dans l'atmosphère.
Tenant compte de l'effet d'éjecteur qu'on attend d'elle, la cheminée se prolonge jusqu!au voisi- nage immédiat de la colonne d'échappement ou de la tuyère intermédiaire supérieure, et elle est également façonnée comme une buse de Laval.
Pour augmenter dans de larges limites la quantité de vapeur disponible et utiliser ainsi des fractions encore importantes de l'exoédent de chaleur accumulé dans les gaz de combustion on peut, dans les gaz qui se rendent vers la vapeur d'échappement, in- jeoter à l'état finement divisé de l'eau éventuelle- ment échauffée, produisant ainsi un complément de va- peur au cours même du processus d'aspiration.
Pour favoriser le mélange dans les tuyères intermédiaires et augmenter l'efficacité de la chemi- née on peut enfin disposer, tant dans la tuyère inter- médiaire que dans la cheminée elle-même, des barrettes de section cunéiforme.
Afin d'assurer, avec un tel dispositif, une arrivée convenable des gaz de combustion à la colonne d'échappement prise dans son ensemble il est utile, grâce à des tôles directrices convenablement façpnnées, de dévier les gaz du plan de la plaque tubulaire pour les amener aux ouvertures d'aspiration ou d'introduction de l'ensemble de la colonne. On obtient ainsi une éva- cuation favorable des gaz de combustion tout en évitant qu'ils s'écartent inégalement du plan de la plaque.
Naturellement, les tôles directrices sont en même temps façonnées de manière à rendre inutile la présence d'un
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pareétinoelles nuisible à l'écoulement, du fait que ces tôles elles-mêmes interceptent intégralement les escarbilles à la façon d'un dépoussiéreur centrifuge.
La nouvelle disposition de la colonne d'é- chappement et de la cheminée permet également l'emploi d'un souffleur auxiliaire.
Des dispositifs suivant l'invention sont représentés à titre d'exemple et d'une manière purement schématique aux dessins ci-joints.
La fig. 1 est une vue de côté et la fig. 2 une vue de bout de la botte à fumée normale 1 d'une locomotive. La colonne d'échappement 2 est munie de tubes d'introduction 3 s'ouvrant, de préférence, à des hauteurs différentes et par lesquels les gaz de oombus- tion sont aspirés dans le courant de vapeur d'échappe- ment. La partie supérieure de la colonne d'échappement s'évase en cône afin d'accélérer le courant mixte après que son volume spécifique a augmenté par suite d'une vaporisation complémentaire. Le courant mixte accéléré arrive alors dans la cheminée 4 disposée immédiatement au-dessus de la colonne, puis enfin à l'air libre après avoir entraîné avec lui les gaz de combustion à la façon d'un éjecteur.
Tenant compte de sa grande longueur, la che- minée doit se rétrécir à nouveau vers son sommet car le mélange a le temps de se refroidir au cours de son long trajet et son volume diminue.
Les figs. 3 et 4 représentent des cheminées comportant des éléments rapportés 8 et 9 tels que ceux qu'on peut utiliser avec de vielles cheminées pour /1¯
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obtenir le rétrécissement nécessaire de leur section.
Le guidage des gaz de combustion depuis le plan de la plaque tubulaire jusqu'aux ouvertures d'introduction ou d'aspiration est assuré par des tôles directrices 5,6 et 7 disposées de manière à éviter la formation de tourbillons et l'élimination centrifuge du fraisil. Celui-ci tombe alors, comme d'habitude, au fond de la boite à fumée.
La tôle directrice 5 se raccorde à la che- minée de manière que le courant de gaz de combustion ne puisse pénétrer dans la cheminée que par dessous.
La fig. 5 montre un agencement de la boîte à fumée tel qu'il peut être réalisé dans la construc- tion de chaudière neuves comportant le dispositif suivant l'invention.
La fig. 6 montre un autre genre d'agence- ment de la colonne d'échappement, suivant lequel la vapeur d'échappement est également mélangée de gaz de combustion à travers les ouvertures d'introduction 11. loi, le courant mixte s'échappant de la colonne d'é- chappement subit une seconde accélération dans la tuyère intermédiaire 12 disposée au-dessus. En même temps, des barrettes cunéiforme 13 sont disposées tant dans la tuyère intermédiaire que dans la cheminée.