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"MOYENS DE PROTECTION POUR LES PAROIS DES CHAMBRES DE COMBUS- TION DE CHAUDIERES"
La tendance actuelle dans la construction des chau- dières à vapeur à pousser l'allure et la température des foyers par l'emploi, notamment, des foyers soufflés à l'air chaud et du charbon pulvérisé à l'effet d'augmen- ter les taux calorifiques des chambres de combustion, tout en réduisant leur volume, a entraîné non seulement une augmentation des frais de construction et d'entretien @ de ces chambres, mais aussi un certain nombre de diffi
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cultes sérieuses quant à la conservation des éléments réfractaires qui les constituent.
Le seul remède efficace aux inconvénients men- tionnés consistait évidemment à protéger les parois des chambres de combustion, cette protection devant tenir compte de certaines nécessités, afin de ne pas substituer de nouveaux désavantages à ceux qu'elle était appelée à faire disparaître.
Ce résultat, cependant, ne fut qu'imparfaitement atteint par les diverses solutions proposées et qui con- sistaient à prévoir des murs creux refroidis par une circulation d'air ou à protéger les murs au moyen d'écrans formés de tubes d'eau, ces derniers pouvant être soit nus, soit eux-mêmes recouverts.
En effet, d'une part les murs creux nécessita,ient un appareillage compliqué avec briques de forme spéciale et assez coûteuses, afin @ de leur permettre de supporter les différences de tem- pérature et de dilatation auxquelles ils sont soumis; d'autre part, les tubes d'eau nus, bien qu'améliorant dans une mesure sensible la tenue des chambres de com- bustion, n'étaient pas sans présenter des inconvénients sérieux, dont le principal était l'absorption par radia- tion d'une grande quantité de chaleur au détriment de la combustion intégrale et donnant lieu, du même fait, à une vaporisation intense qui nécessitait, pour la bonne conservation des tubes, l'emploi d'une eau parfaitement pure sinon distillée et une circulation énergique.
Dans l'intention de ramener cette absorption dans des limites acceptables, certains constructeurs son- gèrent à masquer les tubes de l'écran protecteur au moyen de dispositifs appropriés, tels que des briques réfractai-
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res de forme spéciale s'adaptant aussi bien que possible aux tubes, ou encore des blocs en fonte garnis de matières réfractaires et serrés contre les tubes par des boulons, de manière à obtenir un contact aussi intime que possible.
Ce contact intime, que conditionne une bonne transmission de chaleur entre les pièces de recouvrement (briques, blocs, ou autres) et les tubes, détermine selon le degré de perfection avec lequel il est réalisé, l'espacement des tubes qu'il y a intérêt, pour des raisons d'économie et de simplification, à choisir aussi grand que possible, d'autant plus qu'un espacement réduit entraîne toujours un affaiblissement des murs qui constituent la chambre de combustion, aux endroits où ceux-ci sont traversés par les tubes.
C'est dans cet ordre d'idées que la présente invention apporte un perfectionnement sensible, en composant les écrans d'eau de tubes munis d'ailettes ou d'ailerons ou encore de redents appropriés à l'usage, ces ailettes etc.. servant de supports à des briques-entretoises ou à tout autre réfractaire et assurant en même temps, par leur surface de contact largement dimensionnée, une bonne transmission aux tubes du flux de chaleur qui traverse la paroi réfractaire. Cette disposition permet, en outre, par son principe même, de faire varier, en s'adaptant aux conditions spéciales de chaque cas, le diamètre des tubes, leur espacement, la distance entre ces tubes et la paroi intérieure de la chambre de combustion, la forme et l'écartement des ailettes et enfin la disposition et la forme des briques-entretoises.
Ces briques viennent s'intercaler, par intervalles plus ou moins réguliers, entre deux tubes voisins
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de l'écran, l'intervalle laissé libre entre deux de ces entretoises de la même rangée verticale étant comblé par des briques ou du béton réfractaires, dont la composition aura été choisie en tenant compte de la résistance à la chaleur et de la transmission de celle-ci.
L'on conçoit qu'un tel dispositif permet en outre de répartir judicieusement sur les tubes le poids du réfractaire et de réduire au minimum les efforts d'écrasement que celui-ci aura à subir.
Les Figures ci-jointes représentent, à titre d'exemples, deux cas typiques d'application de l'invention, le premier avec tubes à ailettes rondes, le second avec ailettes rectangulaires.
La Figure 1 montre, en élévation, une partie d'un mur réfractaire avec deux tubes voisins 1 et 2, munis d'ailettes rondes 3, sur lesquelles reposent les entretoises en briques ou en béton 4, les autres intervalles étant remplis de matière réfractaire 5.
Les Figures 2 et 3 montrent cette même partie, la première en élévation, selon un plan perpendiculaire à celui de la Figure 1, la seconde en plan.
Dans les Figures 4,5 et 6, il a été supposé que les ailettes ont la forme de rectangles s'allongeant dans un sens parallèle à celui du mur.
Dans la Figure 4, qui est une vue en élévation, 6 et 7 indiquent deux tubes voisins, 8 les ailettes rectangulaires et à pans coupés dont ces tubes sont munis et qui supportent les entretoises 9. Il ressort clairement de cette Figure que les ailettes rectangulaires permettent d'augmenter l'espacement des tubes et d'accroître la transmission de chaleur entre les blocs réfractaires et ces tubes eux-mêmes.
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Les Figures 5 et 6 sont, comme précédemment, la première une élévation au droit du plan de la Figure 4 et la seconde une vue en plan de la même partie.
Les murs-écrans conformes à l'invention peuvent être disposés devant les parois réfractaires habituelles des chambres de combustion en vue de protéger celles-ci partiellement ou complètement. Ils pourront aussi s'encastrer partiellement ou totalement dans les murs réfractaires de la chambre aux seuls endroits où ceux-ci sont plus particulièrement exposés aux hautes températures et à la détérioration éventuelle.
La possibilité de doser suivant le cas la quan tité de chaleur transmise aux tubes à travers le réfractaire qui les entoure complètement permet de maintenir la surface extérieure du réfractaire, côté chambre de combustion, à une température qui ne puisse lui devenir dangereuse, tout en réalisant le maximum de rayonnement du mur tant vers la chambre de combustion (ce qui est éminemment favorable à la combustion et évite la formation d'imbrûlés) que vers le faisceau tubulaire de la chaudière qu'il y a intérêt à faire produire à un taux de vaporisation aussi élevé que possible.
L'ensemble des dispositifs énumérés, en même temps que la possibilité de faire varier à volonté le diamètre et l'écartement des tubes, permettent de limiter à une valeur bien définie le taux de vaporisation dans l'écran lui-même. Il pourra y avoir avantage dans certains cas à ne pas relier cet écran au circuit de la chaudière et à le faire fonctionner à une pression autre que celle-ci.
En cas d'alimentation avec une eau de qualité douteuse (et ceci en'particulier lors d'emploi de prèssion élevée à la chaudière), il sera souvent indiqué
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de faire fonctionner l'écran à une pression moindre et à un taux de vaporisation modéré, de manière à réduire les risques de dépôt de tartre et de surchauffe locale dans ses tubes et de ne pas compromettre la sécurité de marche de l'ensemble de la chaudière.
Il se présente ainsi la possibilité de produire dans l'écran la vapeur pour le réseau secondaire à pression moindre, destiné à alimenter les auxiliaires de la. chaufferie et l'eau con- densée provenant de la vapeur produite dans l'écran pourra utilement compléter les pertes en eau pure ou distillée du réseau à haute pression, ce qui rend superflue l'instal- lation d'appareils de distillation encombrants et coûteux, nécessitant en outre une surveillance spéciale et un entretien supplémentaire.
Bien entendu, un tel écran sera muni des col- lecteurs et moyens de fermeture appropriés, afin de faciliter le nettoyage intérieur des tubes, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un nettoyage des tubes de la chaudière elle-même, d'où gain de temps et économie de main-d'oeuvre.
Le principe de protection qui vient d'être décrit s'applique également à des écrans dont les tubes seraient traversés par des fluides gazeux (vapeur, etc..).