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Chaudière amovible à foyer intérieur pour locomobiles.
L'invention concerne la chaudière multi-tubulaire amovible à foyer intérieur du type classique utilisé pour les locomobiles.
Dans les locomobiles, il existe certaines relations entre la chaudière et la machine disposée au-dessus ou au-dessous.
Comme l'on est obligé de tenir compte de l'arbre à manivelle et de la position des volants, la chaudière ne peut pas être agrandie à volonté. C'est pourquoi l'on utilise une chaudière non enmaçonnée et ne comportant qu'un tube de flamme dans la partie antérieure et dans lequel est monté aussi le foyer intérieur et un ensemble de tubes de fumée dans la partie posté- rieure. Dans ces conditions, les gaz de la combustion doivent être largement utilisés sur leur trajet rectiligne unique à travers la chaudière, sans recours à des carneaux latéraux, comme dans les chaudières à tube de flamme, ou à un retour des fumées, comme dans Les chaudières marines.
Ces derniers types dé chaudières ou ces dernières chaudières à tubes de retour,
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etc* ontrainent un diamètre extérieur 'beaucoup trop grand pour des locomobiles, de sorte que les volants devraient être trop écartés. Il en résulte aussi, pour les pressions relativement élevées qui, pour des raisons d'économie, sont de plus en plus utilisées dans les chaudières, not amment pour les locomobiles à puissance thermique, des épaisseurs de tôle qui ne sont pas économiques, même si l'on'ne tient pas compte de ce qu'il y a, pour des raisons de fabrication, des limites à l'augmentation du diamètre et à 1'épaisseur des tôles.
Pour économiser de la place, la chaudière doit être aussi courte que possible. La longueur de la chaudière est limitée vers le bas par les considérations dues au montage de la machine sur la chaudière, et éventuellement au logement d'un dôme de vapeur. Il résulte de ces considérations, pour la chaudière de m locomobiles, une longueur correspondant environ à 4 - 5,5 fois le diamètre du tube de flamme.
Pour utiliser largement les gaz de chauffage et pour disposer d'une surface de chauffe aussi grande que possible, le tube de flamme n'était jusqu'à présent pas plus long qu'il n'est nécessaire pour loger la grille dans le cas d'un foyer intérieur. On a donc choisi, pour la distance entre l'autel et les parois du tube, une valeur correspondant à peu près à 0,5 - 0,75 fois le diamètre du tube de flamme, cette valeur pouvant même atteindre jusqu'à 1,3 fois le diamètre du tube de flamme pour les petites chaudières de locomobiles. Les petites locomobiles exigent des longueurs de boite à feu et de chahdière relativement plus grandes, afin d'assurer un foyer suffisant en raison du diamètre plus petit du tube de flamme.
L'espace situé en arrière de l'autel devait en outre servir er. particulier aussi à répartir les gaz uniformément sur le sys- tème tubulaire qui se trouve en arrière. D'après les principes qui viennent d'être rappelés, on obtient, pour la boite à feu, y compris la grille et l'autel, une longueur correspondant à
2 - 2,5 fois le diamètre de la boite à feu, les valeurs les
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plus grandes se rapportant généralement encore à de petites chaudières.
Les dimensions données actuellement à la chaudière d'une locomobile ont en particulier l'inconvénient que la distance entre la paroi du tube et l'autel est petite, de telle sorte que les gaz de la combustion atteignent la paroi de tubes à une température élevée qui est encore d'environ 1000 , et il en résulte que la paroi de tubes constitue une partie délicate de la chaudière. Cette sensibilité est encore accrue lorsqu'il y a des incrustations et lorsque la température'change fréquemment, comme cela est inévitable au moment de l'ouverture de la porte du foyer et de i'entrée d'air froid, ou lorsque la grille n'est que partiellement couverte.
La restriction de la chambre de combustion y compris l'espace situé entre l'autel et la paroi de tubes a pour conséquence que, dans le cas de combustibles contenant des gaz, les hydrocarbures ne sont pas encore complètement brûlés lors que les gaz de chauffage pénètrent dans les tubes à fumée.
Il en résulte un dégagement de fumée et des pertes par suite de ce que la combustion est incomplète.
Conformément à la présente invention, on augmente très sensiblement la boite à feu et la distance entre l'autel et les parois du tube, de manière telle que les gaz de la combustion atteignent la paroi de tubes sous une température sensiblement plus basse. Le tube de flamme ou tube ondulé aura, dahs ce nouveau type, une longueur supérieure à 2,6 fois le diamètre moyen du tube de flamme ou tube-foyer et comprise entre 2,6 et 3,3 fois le diamètre du tube de flamme ; a constaté qu'il est avantageux de se rapprocher de la limite supérieure pour les petites chaudières, et de la limite inférieure pour les grandes chaudières:
Dans la chambre de combustion beaucoup plus grande ainsi obtenue et qui réduit sensiblement la charge d foyer, il se produit une combustion complète et un meilleur brassage dea gaz, de sorte qu'il est plus facile d'éviter de grandes différences de température entre la partie supérieure
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et la'partie inférieure des parois du tube. La plus grande surface de chauffe par rayonnement obtenue par 1'allongement de la boite à feu améliore l'utilination de la chalcur lc long du trajet des flammes et permet d'utiliser le rayonnement de ces couches de gaz.
On obtient en outre une augmentation de l'utilisation de la chaleur par des dispositions tendant à augmenter la tr ansmission de là chaleur dans le système de tubes à fumée de la chaudière, système qui fait suite à la boite à feu, de sorte que, pour une longueur totale de la chaudière pratiquement la même, l'on obtient la même utilisation des gaz de chauffage qu' auparavant, ainsi que des essais l'ont déjà prouvé et bien que la boite à feu soit sensiblement plus grande et que la cavité de cette boite soit également plus grande. Parmi les dispositions propres à aug- menter la transmission de la chaleur dans la dernière partie de la chaudière, on citera entre autres l'augmentation de la vitesse des gaz, ainsi qu'elle résulte par exemple de l'utilisation de tubes un peu plus étroits.
Au lieu d'être réalisée par l'augmentation de la vitesse des gaz, la transmission de la chaleur peut aussi être augmentée par d'autres moyens tels que la disposition de bandes tourbillonnaires dans les tubes à fumée. Comme le système de tubes à fumée proprement dit est sensiblement plus court, son nettoyage, qui est effectué lorsque ce système est sorti, se trouve d'autant plus facilité que le dépôt d'incrustations est beaucoup moindre, du fait du travail beaucoup plus faible - produit par suite de la faible température des gaz de chauffage atteignant la paroi de tubes - des surfaces de chauffe des parois du tube.
Dans le mode de construction qui fait l'objet de l'invention, la distance optima entre la paroi de tubes et l'autel doit généralement être choisie égale à environ 1,2 à 1,5 fois le diamètre du tube de flamme. Une combustion pratiquement complète a lieu dans la grande chambre de combustion ainsi créée. Les gaz de combustion atteignent la paroi de tubes SOUE
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une température sensiblement plus basse que dans le type usuel actuel. Même lorsque la grille est partiellement découverte, il se produit un fort brassage des gaz de combustion avec l'air avant l'arrivée des gaz sur la paroi de tubes, de sorte que l'on évite tout refroidissement local de la paroi du tube.
Aux dessins ci-joints on a représenté: en fig. I, une vue d'une chaudière du type actuel, et aux fig. 2 et 3 des vues, données à titre d'exemples non limitatifs, de chaudières construites conformément à la présente invention.
Ainsi qu'on le voit en fig. I, la distance I entre l'autel 2 et la paroi 3 de tubes du système de tubes à fumée 4 n'est, dans le type employa jusqu'ici, qui! d'environ 0,5 A 0,75 fois le diamètre du tube de flamme 5.
Par contre, dans le type qui fait l'objet de l'invention, et qui est représenté à la fig. 2, la longueur de la boite à feu est supérieure à 2,6 fois le diamètre du tube de flamme.La distance 6 entre l'autel 7 et la paroi 8 de tubes du système de tubes à fumée 9 est également plus grande et elle est égale à environ 1,2 - 1,5 fois le diamètre du tube de flamme IO.Fig. 3 représente une vue du nouveau type appliqué à une chaudière comportant un faisceau de tubes d'eau. La distance II entre l'autel 12 et les tubes antérieurs du faisceau I3 de tubes d'eau est également égale à 1,2 - 1,5 fois le diamètre du tube de flamme 14. Le diamètre des tubes des faisceaux 9 et 13 est plus petit que d'habitude et le nombre des tubes est augmenté en conséquence.
Les différentes rangées de tubes du faisceau de tubes d'eau I3 sont décalées entre elles.
Lorsqu'il existe un surchauffeur dans lequel la vapeur produite dans la chaudière est surchauffée jusqu'à 350 en chiffres ronds, les fumées sortent de la chaudière en arrière des tubes de fumée à une température d'environ 450 . Dans ces conditions, la boite à feu des types actuels a à peu près la même longueur que les tubes de'fumée (voir fig. I). Dans la
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chaudière conforme à la présente invention, les tubes de fuaée sont - lorsqu'un surchauffeur est monté en arrière desdits tubes à famée, en vue de surchauffer la vapeur jusqu'à 350 environ, sensiblement plus courts que le tube de flamme et ils ne sont qu'environ moitié moins longs, comme on le voit sur la fig. 2.
L'utilisation de la longue boite à feu de grand diamètre, ians laquelle le refroidissement des gaz de combustion a déjà @té poussé sensiblement jusqu'au-dessous de 1.000 , permet l'utiliser aussi, au lieu du faisceau de tubes de fumée, un
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'ait10(HlIl rio tuhot1 d'ou\! ootll1tl !:.uf, par doo Litlioti 1,l'ULll1vr;rnuu.". par rapport au tube de flamme et dudgeonnés ou soudés dans ce lernier. Pour ce qui concerne la température, le rayonnement, , la grandeur de la chambre de combustion et la combustion com- plète, les conditions sont d'ailleurs ici les mêmes que décria précédemment.