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FOYER POUR CHAUDIERES DE LOCOMOTIVES ET AUTRES GENERATEURS
DE TAPEUR Conv.Int.: Priorité : Allemagne 3 février 1937.
L'objet de l'invention est un foyer destiné aux chau- dières de locomotives et autres générateurs de vapeur.
La surface de grille dans les boîtes à feu connues des chaudières) par exemple, des chaudières de locomotives constitue généralement la plus grande surface du foyer, c'est- à-dire que la botte à feu elle-même présente des surfaces la- térales qui convergent dans la direction du tirage des gaz de chauffage. Il existe aussi des boites à feu ou foyers de forme exactement cubique ou prismatique dans lesquels la sur-
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face de la grille est sensiblement égale aux surfaces latéra- les ou à la surface du ciel de foyer. Un foyer ainsi disposé présente des inconvénients considérables parce qu'il ne satis- fait pas aux exigences de la technique du chauffage.
En effet, sur son chemin à travers le foyer, l'air de combustion traversant la grille s'échauffe de plus en plus, et il en résulte, évidemment un accroissement de son volume.
Etant donné que, dans les foyers habituels, les sections res- tent constantes ( par exemple ceux des chaudières verticales) ou même vont en diminuant vers le haut ( comme dans les bottes à feu des locomotives), il en résulte un étranglement et, par suite, un accroissement de pression des gaz de chauffage dans le foyer et, par conséquent, une résistance est offerte à l'admission de l'air de combustion. En outre, le combusti- ble incandescent qui est situé en bas sur la surface de grille ne pas du foyer peut rayonner efficacement sa chaleur entière'.
Un autre inoonvénient des bottes à feu connues réside dans le fait que la surface de grille, qui est généralement rectangulaire ou carrée, ne peut être chargée régulièrement et rapidement de combustible qu'avec de grandes difficultés.
Il faut par conséquent que la porte du foyer reste longtemps ouverte pendant le chargement, ce qui permet la pénétration d'une quantité considérable d'air froid dans la chambre de combustion. Par suite, ainsi qu'en raison du fait qu'une grande quantité de charbon froid est nécessaire pour charger la sur- face de grille relativement étendue, le foyer est fortement refroidi, et l'effet de ohauffage et, par suite, le rendement de l'installation de chaudière entière avaient jusqu'ici été artificiellement maintenus à de faibles valr d'une manière non désirée.
La surface de grille rectangulaire usuelle, en
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combinaison avec les parois tendant à s'élever de façon verticale et lisse du foyer, parois contre lesquelles le combustible projeté rebondit, partiellement, rend presque impossible l'obtention d'une couche de combustible uniforme désirée pour la combustion efficace.
On obtient au contraire une couche de combustible irrégulière dans laquelle, aux endroits qui ne sont munis que d'une faible quantité de com- bustible, il s'effectue une combustion prématurée et, par sui- te, un refroidissement prématuré des parties correspondantes de la grille'. Il en résulte une diminution de la production de vapeur, accompagnée de nouveau d'une diminution artificiel- le non désirée du rendement total de l'installation de chau- dière'.
L'invention a pour but d'établir les foyers des chaudiè- res de locomotives et autres générateurs de telle façon que les inconvénients décrits ci-dessus sont évités sûrement et, au contraire, des accroissements importants du rendement indiqué, de même que du rendement effectif, d'une installa- tion de chaudière du genre en question sont rendus possibles'.
L'invention réside dans le fait que la section du foyer va constamment en s'élargissant vers le haut à partir de la grillé.
Une caractéristique particulière de l'invention réside dans le faitque la surface de la grille possède une forme arrondie, par exemple circulaire ou ovale. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la partie inférieure du foyer possède la forme d'un tronc de cône, la section la plus petite étant située dans le plan de la grillé,,
Un mode de réalisation particulier de l'invention pré-
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voit une inclinaison du foyer allant en s'élargissant vers le haut dans la direction de la plaque à tubes.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de chargement ( porte du foyer) est prévu à l'en- droit de la paroi du foyer où celui-ci possède sa plus grande section.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en regard du dessin annexé, qui montre quelques exemples de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. I est une coupe longitudinale schématique d'une installation de chauffage munie d'un foyer suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue en plan schématique correspondant à la fig. 1 La fig. 3 est une coupe schématique analogue à la fig. I d'un autre mode de réalisation de l'invention.
La fig. 4 est une coupe longitudinale d'une chaudière de locomotive dont la botte à feu possède la forme particulière faisant l'objet de l'invention.
La fig. 5 est une coupe transversale par la ligne 5-5 de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe horizontale par la ligne 6-6 de la fig. 4.
Dans les figs. I à 3, 1¯désigna la chaudière à cha ut- fer munie des tubes de fumée ou tubes de flamme la. 2 est le foyer. 2a désigne la paroi extérieure, ou l'équivalent.
Les parois 3 du foyer sont inclinées par rapport à la grille 4 de telle sorte que la section transversale du foyer ( vue
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en plan) s'élargit.constamment du plan 4 de la grille vers le ciel 5 du foyer. 'Le Plan 4 de la grille peut être hori- zontal, mais il peut aussi être incliné, comme dans les exemples de réalisation des figs. 1 et 3. Le dispositif de chargement ou porte de foyer 6 est prévu, suivant l'invention, à l'endroit de la paroi 3 du foyer où la section du foyer est la plus grande'. La surface de grille 4 présente une for- me ronde ou ovale selon le principe de l'invention.
En combi- naison avec les parois allant en s'élargissant vers le haut, on obtient ainsi une distribution régulière du combustible sur toute la section de la grille.Dans l'exemple de réalisation représenté par la fig'. 2, la surface de la grille est circulai- re'.
Les figs. 4 à 6 représentent, à titre d'exemple, l'appli- cation de l'invention à une chaudière de locomotive. ? est la chaudière longitudinale,,8 le dôme de prise de vapeur et 9 la chaudière verticale, La boîte à feu 10 présente des parois 12. I2a, 12b, 12c allant en s'élargissant vers le haut à partir de la surface de grill 1.13 est la plaque à tubes, qui peut posséder la forme usuelle pour recevoir les tubes de chauf- fage et de fumée 14, I4a. La boite à feu 10 est reliée à la chaudière verticale 9 à l'aide de goujons d'entretoisement 15 et de goujons de ferme 16'. De même, les organes de rm for- usuels cement 17 sont prévus.
La porte de chargement 18 est aussi située, dans ce mode de construction, au niveau de la section de foyer la plus large, qui est indiquée schématiquement par la ligne 19. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la surface de grille II possède une forme ovale'.
En raison du fait que la section du foyer va en s'élargis-
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sant vers le haut, les gaz de combustion peuvent se dilater naturellement, sans qu'il se produise d'étranglements.
Par suite, aucune résistance n'est offerte à l'admis- sion de l'air de combustion, et le combustible incandescent qui se trouve sur la grille peut rayonner sans empêchement.
Etant donné qu'aucun obstacle n'est apporté au tirage des gaz de combustion,. il s'effectue, dans ce cas encore, une com- bustion continuellement uniforme et rationnelle du combusti- ble, ce qui offre la possibilité d'adopter une surface de gril- le notablement plus petite que jusqu'à ce jour sans nuire à l'effet de chauffage. Il en résulte une économie de combus- tible importante. Une surface de grille plus petite et en outre circulaire dans un foyer suivant l'invention offre cet autre avantage que la grille peut, sans peine spéciale, être chargée régulièrement de charbon, d'une façon plus sûre que jusqu'à ce jour et dans un temps beaucoup plus court.
De ce fait, d'une part une combustion irrégulière du combustible sur la surface de grille et, en outre, un refroidissement prématuré de quelques zones de cette grille sont empêchés; pas d'autre part, il ne peut pénétrer autant d'air froid parce que la porte du foyer n'a pas besoin de rester ouverte aussi longtemps. Il faut ajouter à cela que la quantité de charbon froid introduite est plus faible et qu'il en est de même par suite, du refroidissement que ceci entraîne dans la boîte à feu'.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux chaudières ou installation de chauffage représentées et décrites. Elle peut être appliquée dans toutes les installa tions de chauffage : stationnaires, mobiles, horizontales, obliques ou verticales,
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comme par exemple, dans"les bcomotives, les chaudières de chauffage verticales, les chaudières de chauffage central, etc...