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"CIAUDIEi'Ia7 A COMBUSTION INTERNE"
La présente invention est relative à un nouveau typé de chaudière à vapeur - dont la combustion du combustible arrive dans un milieu fermé dans la chaudière même et les produits de la combustion entrent dens la, masse d'eau ou analogue à évaporer et en traversant celle-ci se mêlent ensuite avec la vapeur produite, en sortant mélangés avec ladite vapeur pour accomplir ensemble le cycle d'utilisation auquel la chaudière est destinée.
On connait déjà diverses applications mécaniques et d'autres genres, selon lesquelles on utilise un mélange de vapeur et gaz produitspar des combustions, et d'autres nouvelles et diverses applications dudit mélange, tel que produit dans la chaudière réalisée suivant l'invention, peuvent être réalisées en remplacement de la, vapeur.
L'invention a pour principal objet d'augmenter jusqu'à la limite maximum le rendement de combustion de l'installation
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thermique, en obtenant évidemment la presque complète uti- Iisation de la chaleur produite dans la, combustion interne par suite : soit du contact plus intime des rroduits de com- bustion avec le liquida à évaporer, soit de la suppression dela perte de chaleur due aux gaz 'brûles venant se déverser ' dans l'atmcsphere dans les chaudières usuel les. dans l'atmosphère dans les chaudières usuelles.
Un autre objet de l'invention consiste à réaliser une chaudière ne produisant pas de fumée ou-d'autres produits gazeux; une telle chaudière pouvant ainsi Être avantageusement utilisée dans des milieux clos où il n'ect pa.: possible ou désirable d'installer une cheminée a. tirage naturel ou forcé comme par exemple, les locaux souterreins, les naviresde guerre divers, les installations à l'intérieur des villes, etc... pour faire bien comprendre la nature de la présente in- vention et la façon dont elle peut être pratiquement appli- quée, on en décrira-ci-après, à titred'exemple, diverses formes d'exécution préférées qui. sont aussi schématiquement représentées sur les dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une coupe verticale faite selon la lig- ne 1-1 de la figure 2, d'une chaudière cylindrique réalisée suiva.nt l'invention.
La figure 2 est une coupe verticale longitudinale faite suivant le. ligne II-II de la figure 1.
La, figure 3 est une coupe horizontale faite suivant la ligne III-III de la, figure 2.
La figure 1 est une coupe verticale transversale faite selon laligne IV-IV de la figure 5, selon une autre forme d'exécution de l'invention plus spécialement applicable dans le cas de hautes pressions.
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La figure 5 est une coupe longitudinale de ladite forme d'exécution faite suivant la ligne brisée V-V de la figure 4.
La figure 6 est une autre coupe verticale transversale faite suivant la ligne VI-VI de la figura 5.
La figure 7 est une coupe longitudinale faite suivant la ligne brisée VII-VII de la. figure 6.
La figure 8 est une coupe horizontale suivant la ligne VIII-VIII de la figure 5.
Dans les diverses figures, les mêmes parties ou les parties analogues sont indiquées par les mêmes chiffres de référence, et les diverses coupes doivent être considérées comme étant vues dans le sens indiqué par les flèches à coté des chiffres romains de référence.
En considérant d'abord la forme d'exécution représentée sur les figures 1, 2 et 3, 1, désigne l'enveloppe d'une chaudière cylindrique réalisée selon l'invention munie des fonds antérieur et arrière 2 et 3, d'une chambre à vapeur 4, d'une soupape de sureté 5, d'une soupape de prise 6, et de tous les accessoires usuels, tels que soupape d'admission 7, soupape de décharge 7', manomètres, indicateurs de niveau etc.....
A l'intérieur de l'enveloppe 1 est fixé de façon excentrée par rapport µ l'enveloppe même, un foyer cylindrique 8, qui se termine à sa partie antérieure par une devanture close extérieure 9, fixée hermétiquement sur le fond antérieur 2 de la chaudière, et sur laquelle est fixé par joint étanche, un bruleur 10. Ce bruleur qui fonctionne sous pression, reçoit le combustible par une tubulure appropriée 11, et l'air comburant par une autre tubulure forcée appropriée 12.
Le foyer cylindrique 8 se termine à la partie arrière, à peu de distance du fond 3 de la chaudière, par un fond étanche approprié 13 auquel est relié un coude 14 venant se raccorder, au moyen d'
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une soupape d'interception 15 appropriée et pouvant être mau vertical 16 ounoeuvrée de l'extérieur de la chaudière avec un tuyau/le ou- vert au fond et débouchant dans la partie supérieure de la chambreà vapeur 4.
A l'enveloppe cylindrique du foyer 8, dans sa partie su- périeure et à proximité du fond arrière 13 est reliée une tu- bulure hermétique 17 laquelle se plie en coude et se continue par une partie 18 horizontale, dirigée en avant par rapport à la chaudière et complètement logée dans la chambre à vapeur 4. Ladite portion de tubulure 18 s'arrête à environ la moitié de la longueur de la chaudière et se divise en ce point en deux parties symétriques de tubulure 19 et 19' disposées dans un plan transversal à la chaudière et descendant en forme curviligne appropriée jusqu'au dessous du foyer 8.
Par leur extrémité inférieure, lesdits tuyaux 19 et 19' se raccordent chacun à un tuyau 20, 20', dirigé horizontalement et longi- tudinalement, sur presque toute la longueur de la chaudière, ces tuyaux étant fermés à leurs extrémités et munis d'ouver- tures en forme de trous ou d'entailles convenablement répar- tis sur leur surface.
. Ces tuyaux 20, 20', le foyer 8 et partie des tuyaux 19, 19' sont complètement immergés dans le liquide à évaporer, dont la surface liquide supérieure est maintenue par des moyens usuels à un niveau déterminé 21.
Le foyer 8 est muni d'un dispositif de décharge 22 avec la soupape correspondante 23 en vue de : pouvoir extraire, de l'intérieur du foyer, les résidus éventuels de combustible imbrûlé, l'eau ou matières similair es.
Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant : .
Le combustible et l'air comburant sont introduits par les tubulures 11 et 12 et le brûleur 10 dans le foyer 8 à pression
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supérieure à celle de service de la chaudière, et les gaz produits par la combustion chauffent d'abord le liquide environnant à travers des parois du foyer 8, passent ensuite par la tubulure 17 et par la partie horizontale 18 en chauffant aussi la vapeur et les gaz accumulés dans la chambre 4 ; suite ces gaz descendent par les tuyaux 19 et 19' et arrivent aux tuyaux horizontaux immergés 20, 20' par où. ils sortent à travers les ouvertures ci-dessus indiquées en barbotant dans le liquide et en montant pour se mélanger avec la vapeur dans la chambre supérieure 4. Le mélange de vapeur et gaz de fumée est distribué par la soupape 6, et ensuite envoyé au point d'utilisation.
La pression du dit mélange correspondra à celle de service de la, chaudière , à laquelle aura été ré- glé le groupe de soupapes de sûreté 5 ; la température du mélan- ge correspondra au contraire, comme minimum, à celle de la vapeur saturée contenue dans lemélange même. La soupape 15 sert à envoyer une partie des produits de la combustion dans la chambre a vapeur 4, quand on désire que le mélange ait une température supérieure à celle de la vapeur saturée.
En outre, au cas où la pression dans le foyer 8 tendrait à devenir inférieure (par suite de refroidissement ou d'au- tres raisons) à celle indiquée dans la chambre 4, la soupape
15 permet de rétablir l'équilibre de pression en empêchant que l'eau de la chaudière puisse se déverser dans le foyer en montant le long des tuyaux 19, 19' et des conduits 18 et 17 formant siphon. Sur les diverses figures, les flèches indiquent les parcours des gaz, de combustion. La forme d'exécution représentée sur les figures de 4
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à 8 donne, à titre d'exemple, une application du même prin- cipe ci-dessus exposé à une chaudière à plusieurs corps des- tinée à des pressions élevées et à une vaporisation rapiae.
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Dans cette forme de réalisation pratique, les corps cylindriques de la chaudière sont au nombre de trois, l'un supérieur 24 et les autres deux inférieurs disposés symétri- quement 25, 26, raccordés au supérieur au moyen de tubes ou passages verticaux 27, 28, 29 et 30 décalés entre eux, comme indiqué sur le dessin. Le corps cylindrique supérieur
24 renferme la chaire 4 de remplissage de la vapeur et des gaz; dans l'un des deux corps inférieurs, par exemple dans le corps 25, est disposé co-axial avec lui, le foyer 8, réuni hermétiquement au fond antérieur du dit corps 25 et compor- tant un fond clos antérieur 9 avec l'application du bruleur
10 et un fond postérieur 13 à peu de distance du fond pos- térieur du corps 25.
A la partie supérieure du foyer 8 est raccordé, en re- gard du tube arrière 28 raccordé audit corps, un tuyau 17, lequel entre co-axialement dans ledit tube 28 et débouche dans la chambre 4, dans laquelle il continue horizontalement dans le corps 24, au-dessus du niveau normal 21, suivant une portion horizontale 18, qui est repliée et courbée en regard de l'ouverture du tube 29 raccordée à l'autre corps 26 ; tube 18 pénètre axialement dans ledit tube 29 jusqu'à l'in- térieur du corps 26, dans lequel il se raccorde à un tube
20 percé de trous s'étendant sur presque toute la longueur du corps 26.
On comprend aisément que, dans cette forme d'exécution, le fonctionnement est identique à celui de la forme d'exécu- tion décrite en se référant aux figures 1, 2 et 3 ; que les plus faibles diamètres des corps permettent de donner à l'ensemble à parité de poids et d'encombrement, une plus grande résistance à la, pression que da.ns le cas précédant, et la plus petite quantité de liquide contenu permet une
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vaporisation plus facile et plus rapide.
Il est bien entendu que les formes d'exécution de l'in- vention ne sont données qu'à titre explicatif et non limi- tatif, et que par conséquent de nombreuses variantes de con- struction et de dispositions peuvent être envisagées sans sor- tir pour cela du cadre de l'invention.
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"INTERNAL COMBUSTION CIAUDIEi'Ia7"
The present invention relates to a new type of steam boiler - in which the combustion of the fuel takes place in a closed medium in the boiler itself and the products of the combustion enter the mass of water or the like to be evaporated and passing through it. they are then mixed with the steam produced, leaving mixed with said steam to complete the cycle of use for which the boiler is intended.
Various mechanical applications and other types are already known, according to which a mixture of steam and gas produced by combustions is used, and other new and various applications of said mixture, as produced in the boiler produced according to the invention, can be carried out as a replacement for steam.
The main object of the invention is to increase the combustion efficiency of the installation to the maximum limit.
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thermal, obtaining obviously the almost complete use of the heat produced in the internal combustion as a result of either the more intimate contact of the combustion products with the liquid to be evaporated, or the suppression of the loss of heat due to the 'burnt gas coming to pour' into the atmosphere in the usual boilers. in the atmosphere in conventional boilers.
Another object of the invention is to provide a boiler which does not produce smoke or other gaseous products; such a boiler can thus be advantageously used in closed environments where it is not possible or desirable to install a chimney a. natural or forced drafting such as, for example, underground premises, various warships, installations inside towns, etc ... to make the nature of the present invention clearly understood and the way in which it can be practically applied, various preferred embodiments will be described below, by way of example. are also shown schematically in the accompanying drawings in which:
Figure 1 is a vertical section taken along line 1-1 of Figure 2, of a cylindrical boiler produced according to the invention.
Figure 2 is a longitudinal vertical section taken along the. line II-II of figure 1.
La, figure 3 is a horizontal section taken along the line III-III of the, figure 2.
FIG. 1 is a transverse vertical section taken along line IV-IV of FIG. 5, according to another embodiment of the invention more especially applicable in the case of high pressures.
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Figure 5 is a longitudinal section of said embodiment taken along the broken line V-V of Figure 4.
Figure 6 is another vertical transverse section taken along the line VI-VI of Figure 5.
Figure 7 is a longitudinal section taken along the broken line VII-VII of the. figure 6.
Figure 8 is a horizontal section taken along line VIII-VIII of Figure 5.
In the various figures, the same or like parts are indicated by the same reference numerals, and the various sections are to be considered as being viewed in the direction indicated by the arrows next to the reference Roman numerals.
Considering first the embodiment shown in Figures 1, 2 and 3, 1 designates the casing of a cylindrical boiler produced according to the invention provided with the front and rear ends 2 and 3, with a chamber steam 4, a safety valve 5, an intake valve 6, and all the usual accessories, such as inlet valve 7, discharge valve 7 ', manometers, level indicators etc ... ..
Inside the casing 1 is fixed eccentrically with respect to µ the casing itself, a cylindrical hearth 8, which ends at its front part with a closed exterior window 9, hermetically fixed to the front bottom 2 of the boiler, and to which a burner 10 is attached by a sealed seal. This burner, which operates under pressure, receives the fuel through a suitable pipe 11, and the combustion air through another suitable forced pipe 12.
The cylindrical hearth 8 ends at the rear part, at a short distance from the bottom 3 of the boiler, by a suitable sealed bottom 13 to which is connected an elbow 14 coming to be connected by means of
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a suitable intercepting valve 15 which can be vertical 16 or operated from outside the boiler with a pipe / open at the bottom and opening into the upper part of the steam chamber 4.
To the cylindrical casing of the hearth 8, in its upper part and near the rear base 13 is connected a hermetic tube 17 which bends in an elbow and is continued by a horizontal part 18, directed forward with respect to the boiler and completely housed in the steam chamber 4. Said portion of tubing 18 stops at about half the length of the boiler and is divided at this point into two symmetrical tubing parts 19 and 19 'arranged in a plane transverse to the boiler and descending in an appropriate curvilinear shape to the underside of the fireplace 8.
By their lower end, said pipes 19 and 19 'are each connected to a pipe 20, 20', directed horizontally and longitudinally, over almost the entire length of the boiler, these pipes being closed at their ends and provided with openings. - holes in the form of holes or notches suitably distributed on their surface.
. These pipes 20, 20 ', the hearth 8 and part of the pipes 19, 19' are completely immersed in the liquid to be evaporated, the upper liquid surface of which is maintained by usual means at a determined level 21.
The hearth 8 is provided with a discharge device 22 with the corresponding valve 23 with a view to: being able to extract, from the interior of the hearth, any residues of unburnt fuel, water or similar materials.
The operation of the device described is as follows:.
The fuel and the combustion air are introduced through the pipes 11 and 12 and the burner 10 into the pressure furnace 8
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higher than that of service of the boiler, and the gases produced by the combustion first heat the surrounding liquid through the walls of the hearth 8, then pass through the pipe 17 and through the horizontal part 18 while also heating the steam and the gases accumulated in chamber 4; following these gases descend through the pipes 19 and 19 'and arrive at the submerged horizontal pipes 20, 20' by where. they exit through the apertures shown above bubbling through the liquid and rising to mix with the steam in the upper chamber 4. The mixture of steam and flue gas is distributed through valve 6, and then sent to point of use.
The pressure of said mixture will correspond to the operating pressure of the boiler, to which the group of safety valves 5 will have been set; the temperature of the mixture will correspond, on the contrary, as a minimum, to that of the saturated steam contained in the mixture itself. The valve 15 serves to send part of the combustion products into the steam chamber 4, when it is desired that the mixture has a temperature higher than that of the saturated steam.
In addition, should the pressure in the chamber 8 tend to become lower (due to cooling or other reasons) than that indicated in chamber 4, the valve
15 makes it possible to re-establish the pressure balance by preventing the water from the boiler from being able to flow into the hearth by going up along the pipes 19, 19 'and the conduits 18 and 17 forming a siphon. In the various figures, the arrows indicate the paths of the gases, of combustion. The embodiment shown in Figures 4
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to 8 gives, by way of example, an application of the same principle set out above to a multiple body boiler intended for high pressures and rapid vaporization.
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In this practical embodiment, the cylindrical bodies of the boiler are three in number, one upper 24 and the other two lower arranged symmetrically 25, 26, connected to the upper by means of vertical tubes or passages 27, 28. , 29 and 30 offset from each other, as shown in the drawing. The upper cylindrical body
24 contains the chair 4 for filling the steam and gases; in one of the two lower bodies, for example in body 25, is arranged co-axial with it, the hearth 8, joined hermetically to the anterior bottom of said body 25 and comprising an anterior closed bottom 9 with the application burner
10 and a posterior bottom 13 at a short distance from the posterior bottom of the body 25.
To the upper part of the hearth 8 is connected, with regard to the rear tube 28 connected to said body, a pipe 17, which enters coaxially into said tube 28 and opens into chamber 4, in which it continues horizontally in the body. 24, above the normal level 21, along a horizontal portion 18, which is folded over and curved facing the opening of the tube 29 connected to the other body 26; tube 18 axially penetrates said tube 29 to the interior of body 26, in which it connects to a tube
20 pierced with holes extending almost the entire length of the body 26.
It is easily understood that, in this embodiment, the operation is identical to that of the embodiment described with reference to Figures 1, 2 and 3; that the smaller diameters of the bodies make it possible to give the assembly, with equal weight and size, a greater resistance to pressure than in the preceding case, and the smaller quantity of liquid contained allows a
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easier and faster vaporization.
It is of course understood that the embodiments of the invention are given only for explanatory and non-limiting purposes, and that consequently numerous variants of construction and of arrangements can be envisaged without departure. for this within the scope of the invention.