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Disposition de surface de chauffe dans les chaudières tubulaires avec passage forcé de l'agent de travail et avec espace de combustion en forme de puits.
La présente invention concerne la disposition de la surface de chauffe d'un générateur de vapeur cons- tituée par des tubes, générateur dans lequel les tubes revêtent une chambre de combustion, et dans lequel l'a- gent de travail est refoulé à 1 raide d'une pompe à tra- vers les tubes de manière commandée.et avec échauffe-.' ment augmentant progressivement.
Pour obtenir une section transversale de pas- sage suffisamment grande dans les chaudières à fort dé-
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bit, on monte le plu's'souvent 'un'e,partie de .ce's',)¯pbpBfl
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en parallèle. Une disposition des tubes dans la chambre de combustion jusqu'ici particulièrement préférée peut être considérée comme obtenue en enroulant en hélice une bande formée par les tubes couplés en parallèle, cette hélice s'adaptant à la forme de la section trans- versale de la chambre de combustion, de sorte qu'il en résulte un revêtement complet de cette chambre par des tubes. Une semblable disposition est de fabrication re- lativement difficile et coûteuse.
Il faut encore noter que, eu égard aux possibilités de transport dont on dispo- se, les dimensions extérieures ne permettent pas en pra- tique d'établir définitivement à l'usine le revêtement de tubes comme un tout, Jusqu'ici, par exemple avec une chambre de combustion verticale, on a introduit par en haut, pièce par pièce, des bouts de tube séparés, on les a adaptés à la forme de la chambre et on les a soudés.
En conséquence, le revêtement de la chambre de combustion avec des tubes a été jusqu'ici un travail qui ne pouvait être préparé que dans une faible mesure à l'usine, et qu'on était obligé d'effectuer presque exclusivement au lieu de montage. Comme on est obligé de travailler au lieu de montage avec des moyens auxiliaires plus simples que ceux dont on dispose à l'usine et comme en outre lorsque le lieu de montage est très éloigné de l'usine, les indemnités pour les ouvriers représentent des frais élevés, ce genre de revêtement des chambres de combus- tion n'est pas satisfaisant.
Mais la disposition actuelle des tubes comporte des inconvénients à un autre point de vue aussi. Pour être sûr qu'en service il ne se forme pas, dans les tu- bes, de coussins de gaz ou d'air, qui pourraient provo- quer une surchauffe locale dangereuse des tubes, on fait pénétrer l'agent de travail de préférence par en bas dans les tubes de la chambre de combustion, de sorte que cet agent se trouve en mouvement continûment ascendant.
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Pour des raisons de technique du chauffage on dispose le plus souvent les.brûleurs à l'extrémité supérieure de la chambre de combustion. Il en résulte que l'agent de- tra- vail constamment chauffé et s'élevant dans le passage par les tubes, est soumis le plus fortement à l'action de la flamme lorsqu'il a déjà presque adopté sa température ma- ximum. En conséquence, la tension des tubes est au maxi- mum en ce point. A tous les -autres points où il règne donc des températures de l'agent de travail plus basses vis-à-vis de températures plus basses de la chambre de combustion, les tubes ne sont pas utilisés, jusqu'à la li- mite de leur capacité de charge.
Les inconvénients précités de la disposition de' tubes actuelle sont d'après l'invention supprimés à la fois du fait que la bande enroulée en hélice et formée de tubes couplés en parallèle, est divisée en un nombre plus ou moins grand de sections. On divise de préférence de spire en spire, et au début d'une spire on laisse sortir tous les tubes d'une bouteille de distribution, pour les faire déboucher dans une -bouteille collectrice à la fin de la spire. On obtient de cette manière une rangée de pa- quets de tubes, qui sont finis à l'usine et peuvent être expédiés sans difficultés.
De plus on peut maintenant au moyen de tuyaux de jonction appropriés entre la bouteil- le collectrice d'un paquet et la bouteil- le distributrice d'un autre paquet, coupler les paquets en série de manière que les températures des tubes com- portent en tous points une valeur avantageuse presque uni- forme. De ce fait l'ensemble de la surface de chauffe est complètement utilisé de manière plus effective que dans la disposition de tubes actuellement en usage. Le princi- pe qui consiste à faire passer l'agent de travail dans les tubes toujours en direction ascendante, peut être parfaite- ment réalisé dans la disposition de l'invention.
La dis- position de tubes de l'invention comporte en outre l'avan- tage que le contenu des tubes couplés en série est mélangé ,
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dans chaque bouteille collectrice ou distributrice, de sorte qu'il ne se produit pas pratiquement de différences de température entre les tubes couplés en parallèle d'un paquet.
Les dessins ci-joints représentent des exemples d'exécution de l'invention.
La fig. 1 montre un générateur de vapeur dans lequel on se sert du principe de la disposition des tubes d'après l'invention. La figure est obtenue par enlèvement de la paroi avant de la chaudière. Les tubes situés dans la chambre de combustion sont représentés encore une fois en perspective sur la fig. 2.
Les fig. 3 et 4 montrent également en perspec- tive, deux autres dispositions de tubes, basées sur-le même principe, Pour la clarté du dessin on n'a représen- té sur les fig. 1 à 4 chaque fois que le tube supérieur et le tube inférieur de la bande enroulée en hélice et formée par des tubes couplés'en parallèle. En conséquen- ce un nombre plus ou moins grand d'autres tubes SI) trouve en réalité entre ces tubes.. Cette disposition est indi- quée sur la fig. 1 par les extrémités de tubes brisées représentées sur les bouteilles.
Les fig. 5,6 et 7 montrent en plan comment on -dispose de préférence les bouteilles collectrices et dis- tributrices par rapport à l'ossature de la chaudière. La disposition représentée sur la fig. 5 correspond à la dis- position qui a été choisie dans la fig, 1.
La fig. 1 permet de se rendre compte comment les tubes disposés d'après l'invention peuvent être logés à l'intérieur d'une chaudière. Pour se rendre compte du chémin que prend l'agent de travail, il suffit de suivre les chiffres de référence de 1 à 55 marqués sur le des- sin. On voit que l'agent de travail, après avoir d'abord parcouru le réchauffeur a, pénètre dans la chambre de. combustion b par le tube 4 avec bouteille 5. De là,
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il monte tout d'abord jusqu'à la bouteille collectrice 19 et est introduit par le tube 20 dans la bouteille dis- tributrice inférieure 21. De là l'agent s'élève dans la partie inférieure de la chambre de combustion et est fina- lement recueilli dans la bouteille collectrice 31, d'où il est conduit par le tube 32 au surchauffeur c.
La vapeur de travail peut être tirée de la conduite 35.
Tandis que le fig. 2 se borne uniquement à re- présenter encore une fois en perspective les tubes dispo- ses'dans la chambre de combustion b, les fig, 3 et 4 montrent également en perspective, à titre d'exemple, deux autres possibilités de couplage. Dans ces figures aussi il suffit de suivre les chiffres de référence suc- cessifs pour se rendre compte du chemin adopté par-l'agent de travail .
Ainsi que représenté sur la fig. 3, l'agent de travail entre par le tube 50 et passe au point le plus élevé dans la bouteille de travail 57. De là il est conduit successivement aux bouteilles distributrices 59, 63, 67,71 et 75. Les tuyaux de détour 62, 66, 70 et 74 servent à conduire l'agent de travail sortant de la bouteille collectrice d'un paquet de tubes, au paquet de tubes voisin situé au-dessous. Avec la disposition re- . . présentée sur la fig. 3, on en arrive à ce que l'agent de travail le plus froid pénètre dans le voisinage de la partie la plus chaude de la flamme (paquet de tubes 52), et qu'au point de la température la plus basse dans la chambre de combustion, l'agent de travail a adopté sa tem-: pérature la plus élevée (paquet de tubes 76).
La fig. 4 représente, à titre d'exemple, une troisième possibilité d'exécution. De même que dans tou- tes les autres figures, le chemin parcouru par l'agent de travail à travers les tubes est indiqué par les chiffres de référence successifs à partir du chiffre 100. On se rend compte que l'agent de travail, commençant par le
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paquet' de tubes 101 passe tout d'abord jusqu'à la bou- teille collectrice 111 et passe ensuite par le tuyau de détour 112 et la bouteille collectrice 113 dans le paquet de tubes 114 et à la suite dans le paquet de tu- bes 118.
Après avoir parcouru ces deux paquets centraux, l'agent de travail est introduit finalement par le tuyau de détour 121 dans le paquet le plus bas 122 de la chambre de combustion, et s'échappe finalement du tube 128 comme vapeur utilisable,
La fig, 5 montre en plan et à plus grande échelle la disposition des bouteilles collectrices et distributri- ces qui a été représentée en élévation sur la fig.l, On se rend compte que les tuyaux de jonction entre une bou- teille collectrice et une bouteille distributrice ont un minimum de longueur. Pour protéger la bouteille, il est avantageux de disposer'une plaque de protection 150, qui peut être fixée par exemple sur les 'tubes.
Ainsi que représenté sur la fig. 6, on peut dis- poser les bouteilles distributrices le long de l'une des parois de la chambre de combustion.
La fig, 7 montre une disposition des bouteilles qui est avantageuse en tant que les bouteilles sont pro- tégées par les tubes générateurs de vapeur. La fig. 7 montre en outre que le tuyau de jonction 151 menant au réchauffeur situé dans la deuxième spire, ou au surchauf- feur, est de faible longueur.