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"Dispositif pour éliminer la fumée et/ou améliorer la combus- tion dans les chaudières de locomotivens".
Four améliorer la combustion. en vue de faire disparaître la fumée dans les chaudières de locomotives, on a proposé , jusqu'à présent, de conduire de l'air et/ou de la vapeur dans le foyer et d'éjecter l'air et/ou la vapeur dans l'espace situé au-dessus de la zone de combustion. pour brûler les' constituants carbonés des produits de la combustion. Un procédé pour réa- liser ce desideratum, qui a été employé jusque présent dans les chaudières des locomotives, consiste à se servir d'écopes en forme de cheminées dans la paroi avant de la boîte à fumée et de les mettre en communication par des conduits avec certains
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des tubes à fumée.
Les extrémités foyer de ces tubes à fumée communiquent avec un certain nanbre de tubes en matière réfrac- taire partant de la plaque foyer de la botte à fumée et ab ou- tissant à la paroi arrière du foyer; en forme ainsi un disposi- tif sensiblement du genre d'une grille au-dessus de la zone de combustion. Les dits tubes en matière réfraotaire présentent plusieurs orifices latéraux, de telle sorte que l'air est débité par ceux-ci transversalement à travers l'espace supérieur du foyer. Il est possible qu'un arrangement de l'espèce provoque le mélange de l'air éjecté dans les espaces intertubes réfrao- taires.
Cette méthode de stimulation de la combustion exige un grand espace dans le foyer et les dits tubes percée de trous sont exposés sur toute leur longueur à la chaleur maximum du foyer, de sorte que le remplacement des tubes, leur réparation et leur placement constituent des opérations coûteuses et dif- ficiles. De plus, on doit éviter, dans l'entretien régulier des chaudières de locomotives, que des pièces qui sont exposées courent le danger de se briser ou empiètent sur l'espace régu- lièrement disponible dans le foyer et il n'est pas probable que la méthode ci-dessus proposée satisfasse à ces desiderata.
L'objectif de la présente invention est de réaliser des dispositifs qui font disparaître la fumée et améliorent la com- bustion, sans avoir les inconvénients ci-dessus mentionnés.
Un autre objectif de l'invention est que le dispositif pro- posé puisse être monté facilement sur des chaudières de locomo- tives existantes sans nécessiter d'appréciables modifications de celles-ci. Un autre encore est que l'on puis se monter facile- ment ce dispositif dans la zone la plus effective du foyer.
Conformément à 1,'invention, on réalise uneméthode d'amé- lioration de la combustion et/ou d'élimination de la fumée des
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chaudières de locomotives et an'alogues, par exemple/des chau- . dières marines du type tubulaire, qui ocmporte la présence de conduites d'air dans certains des tubes à fumée aveo des tuyè- res d'émission d'air à l'extrémité foyer.
L'invention est ca- ractérisée par l'emploi d'un ou de plusieurs tubes d'adaptation susceptibles d'être connectés par une extrémité à un tube à fumée, de manière à constituer le prolongement ininterrompu d'un tube à fumée dans le foyer et à se terminer par son autre extrémité ou extrémité libre par une tuyère se trouvait au- dessus d'une extrémité de la grille ou zone de combustion; et ainsi à diriger un enurant d'air ou d'air et de vapeur à travers l'espace situé directement au-dessus de la zone de combustion du foyer et à cuuper le trajet de la fumée vers les tubes à fumée.
Les dessins ci-joints montrent des exemples de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale de côté montrant une variante de l'invention appliquera l'extrémité botte à fumée d'une chaudière de locomotive.
La figure 2 est une vue en élévation, de faoe, de la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale, interrompue,mon- trant la botte à fumée et l'extrémité foyer de la chaudière et envisageant une légère variante des électeurs de l'extrémité botte à fumée.
La figure 4 est une vue en élévation de côté et de détail, partie en coupe, à échelle plus grande, montrant un procédé approprié pour adapter les tubes d'admission d'air aux tubes à fumée de la chaudière.
La figure 5 est une vue combinée , partie en coupe ver- ticale de côté et en élévation de face montrant la construction de la tuyère d'émission d'air dirigée dans le foyer au-dessus
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de son de la zone de combustion et le procédé/adaptation à un tube à fumée.
La fig.6 est une coupe interrompue verticale de côté d'une variante adaptée de préférence, des tubes d'alimentation d'air et des becs appliqués à me chaudière de locomotive avec chicane réfractaire sous les tubes.
Les figures 7 et 8 scat des vues interrompues de côté et arrière d'un assemblage de tuyères d'émission d'air conforme à la f ig. 6.
' Dans les dessins, l'invention est appliquée a. une chaudière courante de locomotive; la botte à fumée, les tubes à fumée et le foyer scnt désignés respectivement par les références 1,2 et 3. Les variantes de l'invention représentées font appel à un certain nombre de tubes à fumée inférieurs, comme conduite d'air; un certain nombre de ces tubes (le nombre n'est pas rigoureuse- ment limité), six dais l'exemple, se trouvent dans un plan ho- rizontal commun, pour facilité d'assemblage et d'arrangement des éjecteurs de vapeur 4; ceux-ci, comme représenté par la fig.l, pouvait se trouver sur une ligne droite et être montés sur la plaque terminale 5 de la botte à. fumée.
L'un de ces becs de vapeur employés dais l'arrangement des figures 1,2 et 3 est représenté par la fig.6 ; tuyau d'admis- sion de vapeur 6 est en relation avec une source de vapeur appropriée, par exemple, de vapeur sèche de préférence. La va- peur est éjectée, par un bec ou jet à pointeau réglable 7, dans une tuyère 8, dirigée axialement , d'un tube de Venturi 9 ; l'air est aspiré dans l'espace annulaire 10 entourant le corps du jet 11 porté par des noyaux 12 qui font partie intégrante de la partie cylindrique' 13 du tube de Venturi 9.
L'extrémité évasée,pu d'émission 14 du tube de Venturi a un siège machiné 15 en -vue d'admettre l'un des bouts d'un tubee à.
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air 16, dont l'autre est fixé dans le tube à famée approprié 2. Ces tubes à air 16 peuvent être vissés, soudés, fixés par emboîtement ou d'autre manière dans les tubes à fumée. Les tubes à air 16 peuvent être fendus linéairement, comme en 17, à leurs extrémités libres et être calés dans les tubes à fumée. Il est préférable que les tubes à fumée soient chauffés et que les tubes à air soient froids lors du montage, afin d'éviter que du jeu ne se produise.
L'air est aspirédansles espaces annulaires 10 des jets à vapeur, de la manière connue, la partie cylindrique 13 du corps du tube de Venturi étant ouverte à son extrémité avant et fixée par des boulons sur une pelle tubulaire 18; des brides 13a et 18a sont ménagées sur ces parties accouplées pour rece- voir les boulons 19. Dans les réalisations représentées, la partie appropriée de la botte à fumée 1 ( la plaque 5 de la fig.6) est perforée et les brides 13a et 18a se posent sur la dite partie de la botte à fumée autour des dites ouvertures : puis on fait passer les boulons à travers les trois épaisseurs, comme représenté.
La pelle 18 des figures 1 et 2 est une pièce tubulaire courte, ouverte aux deux extrémités et dirigée en avant, comme le montre la figure 1, de sorteque sur une locomotive en marche, l'air peut être aspiré dans les tubes à air 16, avec ou sans le secours de la vapeur des tubes 6; ceux-ci peuvent être pourvus d'un robinet chacun ou d'un robinet commun pour régler et couper la vapeur. On préfère donner à l'écope 18 une forme telle qu'elle possède un bord libre dirigé en diagonale vers le bas et vers l'intérieur, comme représenté par les figures 1 à 6, de manière à réaliser l'écopage le plus efficace. Des grilles ou des filtres à larges mailles peuvent être placés dans les gueules de ces écopes , afin d'empêcher la pénétration d'élé- ments nuisibles dans les jets.
On préfère aussi munir chaque
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écope d'une pale ou réducteur réglable; un dispositif approprié est celui qui, comme représenté, se compose d'une plaque de ré- duction 20, du genre d'un disque, fixée sur une tige 21 montée diamétralement en travers de l'écope et que l'on peut faire tourner en agissant sur une manette 22 fixée sur un segment
23 dirigé radialement, mmté, à son tour, sur une tige 21, et dans lequel est ménagée une ouverture en forme d'arc 24, à travers laquelle on fait passer une vis de calage 25, que l'on visse, d'autre part, dans l'une des faces de l'écope 18.
Ce 'dispositif combiné avec la soupape réglable à pointeau 7 du jet de vapeur assure un réglage de grande précision.
Dans la disposition de la figure 3, les écopes 18, au lieu d'âtre dirigées à travers la face de la botte à fumée et assem- blées séparément à leurs propres tubes à air 16, se trouvent aux extrémités extérieures d'une boîte de distribution 27 se trouvant à l'intérieur de la bote à fumée et pourvue d'un collecteur central 28 (voir figure 4). Dans celui-ci sont montées les extrémités face des tubes à air 16, ainst que le montre plus clairement la figure 4.
L'air injecté dans les tubes 16 est entraîné à travers les tubes à fumée correspondants; il y est réchauffé et ensuite est éjecté par des tuyères 29 dans la zone située directement au-dessus de la chambre de combustion du foyer 3. Les tuyères 29 sont faites en matière résistait très bien à la chaleur.
Pour la chaudière de locomotive usuelle, ils ont, ainsi que le montre la figure 5, sensiblement la forme d'un L,dont les branches dirigées vers le haut traversent une chicane de foyer ou paroi réfraotaire 30, un bourrage en asbeste 31 est disposé autour des tuyères. Les extrémités supérieures des tuyères sont fixées amoviblemait dans les extrémités extérieures de tubes d'émis- sion d'air 32, de peu .de longueur, dont les extrémités 33 sont fendues de la même manière'que c'est le''cas pour les tubes 6,
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ce qui permet de les monter dans les tubes à fumée correspon- dants 2.
Les extrémités extérieures de ces tubes à air 32 sent recourbées-vers le bas pour recevoir les extrémités supérieures des tuyères 29 et des vis de serrage 34 fixent les tuyères dans les tubes à air et permettent leur enlèvement faoile en cas de réparation et de remplacement.
Les colonnes d'air dirigées dans le foyer de manière à se couper sont préférablement débitées à l'extrémité sortie des tuyères 29 sur des déflecteurs appropriés, qui scat, par exemple, des pales inclinées à l'intérieur des tuyères de manière que l'air,qui pénètre dans le foyer,prend un mouvement de turbulen- ce qui provoque la combustion des gaz émis par le charbon.
On préfère adopter les procédés adoptés par les figures 6,7 et 8, dans lesquels de la vapeur est éjectée du foyer de façon qu'un certain nombre de jets d'air et/ou de vapeur soient dirigés dans des directions convergentes parmi les gaz qui se trouvent dans la zone au-dessus de la zone de combustion et qui est juxtaposée à celle-ci.
Les réalisations représentées par les figures 6,7 et 8 peuvent en résumé être considérées comme consistant dais l'in- troduction d'air réchauffé avec turbulence, spécialement dirigé pour balayer la partie supérieur e de la couche de combustible et enlever les gaz volatils quand ceux-ci sont libérés du feu, ce qui assure la formation d'un gaz très combustible qui est consummé complètement dans le foyer.
dE} réalisation
Dans la forme/de l'invention adoptée de préférence, l'organe qui sert à aider la combustion des gaz volatils ou du carbone de la fumée dégasé par le feu,est destiné à être appliqué facilement à des chaudières existantes de looomotives. nt A cet effet, on prévoit, ainsi que le montrables figures 6,7 et 8, deux éléments tubulaires pour chacun des/tubes à fumée qui servent à transporter l'air et/ou la vapeur au foyer, à raison
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d'un élément tubulaire 16a pour l'extrémité antérieure ou ou extrémité boite à fumée des tubes de chaudières et un élément
32a pour l'extrémité foyer.
L'élément tubulaire de l'extrémité antérieure de la chaudière met le tube à fumée correspondant 2 En communication avec un électeur combiné d'air et de vapeur 4 et l'élément tubulaire de l'extrémité foyer est réglable en longueur et en direction d'émission :et, de même que l'élément tubulaire traitai, est conformé pour s'adapter à un tube à fumée.
On préfère, comme représenté, se servir de quatre des tubes à fumée existants ou d'un plus grand nombre de ceux-ci pour amener l'air réchauffé au foyer et deles choisir à proximité de la base de la chaudière et également de les déporter de manière que les éléments tubulaires se trouvent dans a es plans différents à l'intérieur de la boîte à fumée, grâce à quoi ils sent à même de subir une influence plus considérable de la part des gaz et de la vapeur qui s'échappe pour se rendre dans la cheminée ordinaire.
Un procédé convenable consiste à former chaque tube par deux parties terminales horizontales 16b et 16c, assemblées par une partie médiane inclinée vers le bas 16d, qui forme partie intégrante; les extrémités inférieures et de face sont ménagés engagées dans les soekets/dans les extrémités Intérieures des enveloppes de l'électeur de vapeur 4 prévu à la base de la charpente de la porte 5 de la boite à fumée ;
ces enveloppes sent unies par paires ou individuellement ( on préférera tou- tefois la disposition par paires), avec une botte de distri- buticn horizontale 27, fixée sur la face avait de la charpente en question et pourvue d'une , de deux ou d'un plus grand nom- bre d'embouchures à air ou écopes à air dirigées en avant et , à une extrémité, d'une embouchure à air écope à air recourbée en arrière de telle manière que le mouvement de la locomotive
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en avant ou en arrière brasse l'air dans la chambre à air et que les jets à vapeur qui fonctionnent en arrière dans les dites enveloppes puissent être mis en marche quand c'est néces- saire pour accélérer la précipitation de l'air quand la loco- motive est immobile.
En ce qui concerne la construction de chaque jet à vapeur, celui-ci peut adopter la forme représentée par la figure 6.
Quant aux éléments tubulaires 32a de l'extrémité arrière de la ohaudière, c'est-à-dire ceux qui pénètrent dans le compartiment du foyer, ceux-ci peuvent adopter la forme de coudes courbés 32b, comme représenté par la figure 6, de manière à éjecter de l'air et/ou de la vapeur sensiblement dans un sens longitudinal par rapport/aux axes des tubes à fumée, et en tor- dant ces coudes sur les axes des tubes à fumée dans lesquels ils sont mentes, on fait converger la vapeur éjectée et l'air et on provoque de la turbulence dans la zone où les produits de la combustion sont sur le point d'atteindre les extrémités arrière des tubes. En provoquant cette turbulence à la partie inférieure de la tôle terminale de la chaudière, les produits de la combustion doivent se diriger vers le haut à travers la zone de turbulence.
Il en résulte que l'on fournit à la fumée un appoint d'air et/ou de vapeur réchauffé et que l'on assure la combustion du carbone et des matières à base d'hydrogène qu'elle renferme. Un arrangement de l'espèce convient particu- le lièrement pour les chaudières de locomotives dans lesquel/11 n'y a pas de chicane en matière réfractaire disposéedans/un plat/ransversal au foyer au-dessus des barres du foyer et en dessous des tubes de la chaudière, comme c'est le cas, par exemple, pour les réalisations bien connues de locomotives shunt.
Quand l'invention doit être appliquée à des chaudières de locomotives possédant la chicane en briques réfraotaires dont question précédemment, comme représenté par les figures 6, il et 12, chaque élément tubulaire 32a destiné à pénétrer dans le
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foyer consiste en un tu/be 32c qui traverse verticalement la chicane en briques réfractaires et présente un coude 32c à son extrémité supérieure formant une partie horizontale 320, qui peut être fendue lcagitudinalement en vue d'être maltée dans un tube à fumée approprié.
Dans la partie verticale de cet élément tubulaire peut coulisser un tube intérieur 32f qui arrive lé- gèrement en dessous de l'extrémité inférieure du tube vertical pour recevoir une tuyère en forme de coude 32g, dont l'extré- mité d'émission est horizontale ou, comme représenté, fait un angle légèrement incliné vers le haut en vue de distribuer l'air et/ou la vapeur réchauffée dans un plan proche du feu.
Le dit tube intérieur 32f est maintenu on position par une vis ou boulon de calage h et est réglable axialement, de manière que l'on puisse faire monter et descendre la tuyère; la dite tuyère est réglable sur l'axe du dit tube Intérieur En vue de modifier l'angle de l'axe d'émission des tuyères par rapport à la direction longitudinale de la chaudière.
Les tubes verticaux se trouvent près de la plaque tubulaire de la botte à fan et l'on fait usage de tuyères à coudées de peu de longueur, de sorte que par ce moyen, l'air réchauffé balaye la zone directement voisine du plan du feu; en réglant convenablement les dites tuyères, on fait oonvetger l'air réchauffé des diverses tuyères et l'on crée de la turbulence dans une zone, ce qui, grâce au dit réglage des tuyères, permet de choisir l'endroit approprié pour obtenir les résultats les plus effectifs en ce qui concerne la combustion des hydrocarbures de la fumée.
A ce point de vue, il est entendu que bien que les éléments tubulaires de l'ex- trémité botte à. fumée puissent être déportés comme préalablement exposé, les tuyères d'émission de la botte à feu peuvent être réglées dans un plan horizontal ou être déportées comme on le désire. -
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Des registres ou' des/organes de réduction appropriés peuvent *se trouver dans les, bouches de prise d'air ou écopes pour régler l'alimentation d'air.
Grâce à la présente invention, les impuretés résultant de l'emploi de locomotivesà cheminée à échappement libre sont éliminées par une méthode simple et pratique qui n'exige que peu de modifications de la chaudière existante.
REVENDICATIONS.
1. Dans un appareil pour l'élimination de la fumée des chaudières du type comportant des tubes à fumée sensiblement longitudinaux qui vont d'une botte à fumée à un foyer, un tube d'adaptation ou un certain nombre de ceux-ci dont chacun est r assemblé par une extrémité avec l'ext/émisté/boite à fumée d'un tube à fumée inférieur de manière à former un assemblage en continuité avec celui-ci,
une tuyère à l'autre extrémité du dit à tube d'adaptation mmtée de manièré/iriger la vapeur provenait des tubes à fumée choisis dans l'espace situé directement la au-dessus de/zone de combustion dans une direction s'écartant des tubes à fumée et coupant le courait des produits de la combustion vers les tubes à fumée et des organes à l'extrémité botte à fumée pour éjecter la vapeur dans chaque tube à fumée pourvu des dits tubes d'adaptation.
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