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PERFECTIONNEMENTS AUX CHAUDIERES DE LOCOMOTIVES.
L'invention concerne des perfectionnements aux chaudières de locomotives, en particulier aux foyers intérieurs (entretoisés) des dites chaudières. '
Les buts et résultats qu'on se propose d'atteindre par l'in- vention sont nombreux et consistent tous dans la réalisation d'une chaudière de locomotive moins chère à construire et à entretenir,. dont la puissance et le rendement de la vaporisation soient améliorés et qui procure- une sécurité plus grande.
L'invention a encore pour objet d'augmenter la surface d' absorption de la chaleur par rayonnement d'un foyer de locomotive et , d'augmenter ainsi l'activité et le rendement de la chaudière. Une meilleure circulation de l'eau de la chaudière en résulte et améliore l'effet utile de tous les éléments de la chaudière. A cet effet, l'in- vention consiste à monter dans le foyer des enceintes de vaporisa- tion et de circulation de l'eau, ce montage étant fait de façon à contrebalancer ou à éviter les effets destructeurs de la dilatation et de la contraction sur les parois des dites enceintes. Et surtout
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ainsi qu'on le verra on a complètement supprimé la liaison rigide entre les éléments du foyer séparés par des intervalles considéra- bles.
Un autre objet de l'invention consiste à réaliser une cir- culation uniforme de l'eau de la chaudière dans tous les éléments du foyer, à augmenter ainsi le rendement du foyer et éviter les criques dans les tôles du foyer et les frais et risques qui en résultent.
L'enceinte de vaporisation et de circulation de l'eau conforme à l' invention reçoit l'eau par la partie arrière du foyer, plutôt que par l'avant ou sur les côtés. Il résulte de cet agencement simple une circulation active de l'eau d'avant en arrière, le long des pa- rois latérales et de la paroi arrière du foyer, qui répartit d'une manière appropriée l'eau de la chaudière dans tous les éléments du foyer.
Elle a encore pour objet des enceintes intérieures de va- porisation et de circulation de l'eau, appelées d'ordinaire thermo- siphons, utilisées de manière à être alimentées avec de l'eau conte- nant une grande quantité de chaleur et prête à être rapidement trans- formée en vapeur, afin que la locomotive soit à "vaporisation rapi- de" et possède aussi un rendement élevé. Ce résultat est obtenu dans le cas présent en alimentant les enceintes de vaporisation et de cir- culation de l'eau avec de l'eau ayant déjà circulé sur les autres tôles du foyer et en ayant reçu de la chaleur. L'agencement précité englobe ce perfectionnement.
Ainsi qu'on le verra, outre que, conformément à l'inven- tion, les parois de ces enceintes baignées par l'eau sont efficaces, donnent toute sécurité et sont d'un fonctionnement sûr, l'invention a pour but d'en perfectionner nettement la construction, d'en rédui- re le prix et de les rendre faciles à installer dans le foyer.
L'invention a encore..pour objet un dispositif déterminé destiné à évacuer d'une manière continue ou intermittente (par souf- flage) les matières solides qui pénètrent et se forment dans les dites enceintes de circulation et de vaporisation de l'eau. A cet effet, on a prévu dans ces enceintes, des dispositifs munis de sou-
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papes appropriées permettant d'évacuer les matières solides formant des incrustations de la partie la plus basse de l'enceinte de cirou- lation de l'eau à quelque moment et aussi souvent qu'on le désire.
Par ce moyen, les parois baignées par l'eau et la chaudière dans leur ensemble possèdent un degré élevé de sécurité et de rendement et on réduit les frais d'entretien de la chaudière.
L'invention consiste particulièrement à prévenir les acci- dents graves qui risquent de se produire lorsque le niveau de l'eau de la chaudière tombe ou s'abaisse au-dessous du ciel du foyer. Ces accidents sont évités du fait que la totalité, à part une portion limitée, de la.surface ainsi exposée à nu de la tôle du ciel du foyer est arrosée ou mouillée. Dans cette portion limitée, la tôle du ciel du foyer peut se surchauffer et s'affaisser ou se détacher vers le bas à partir de quelques entretoises du ciel du foyer, en fournissant ainsi quelques orifices par lesquels la vapeur de la chaudière peut s'échapper lentement et en toute sécurité. L'explosion est ainsi évitée.
Dans le cas présent, la dite portion limitée de la tôle du ciel du foyer est localisée d'une manière définie et les entretoises du ciel qui en font partie permettant à la tôle portée au rouge de s'affaisser dans ladite portion choisie. On comprendra facilement que cette mesure de sécurité que procure l'invention ré- sulte de la présence d'une ou plusieurs enceintes de vaporisation de l'eau, qui débouchant par le haut: et par lesquelles l'eau est projetée sous forme de jets sur la tôle du ciel du foyer, lorsque le niveau de l'eau de la chaudière s'abaisse en un point tel qu'en leur absence, la -dite tôle resterait nue et sans protection.
D'autres objets, résultats et dispositifs de construction seront exposés ci-après.
L'invention consiste dans les procédés, utilisation, formes de construction, combinaisons et éléments indiqués ci-dessus et qui seront décrits ci-après avec plus de détails. On les comprendra tous sans difficulté en se reportant aux dessins ci-annexés.
Sur les dessins :
La figure 1 est une coupe verticale, longitudinale, d'une
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chaudière et d'un foyer de locomotive donnant un exemple de l'in- vention ; la figure 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, de la portion inférieure de la nouvelle enceinte de vaporisation de l'eau de la figure 1 et représente en outre, une nouvelle for- me de la tôle avant du foyer ; la figure 3 est une vue en plan de la figure 2 ; la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une coupe transversale verticale à plus gran- de échelle, représentant la partie arrière de l'enceinte d'eau et l'agencement dans ladite partie et dans la devanture, de la chaudi- ère d'un tuyau de soufflage ;
la figure 6 est une vue arrière de la chaudière d'après la figure 1 et faisant apparaitre la tuyauterie de raccordement du soufflage précité ; la figure 7 est une coupe transversale de la chaudière à peu près suivant la ligne 7-7 de la figure 1; la figure 8 est une vue en plan de la figure 1, la tôle su- périeure de l'enveloppe de la chaudière ayant été arrachée pour faire apparaitre la tôle du ciel du foyer ; les figures 9, 10 et 11 sont des coupes transversales vertica- les représentant plusieurs formes données aux enceintes d'eau ou vaporiseurs du nouveau type; la figure 12 est une coupe verticale suivant la ligne 12-12 desfigures 9 et 10; la figure 13 est une coupe horizontale suivant la ligne 13-13 de la figure 10; la figure 14 représente une forme modifiée de la portion su- périeure de l'enceinte d'eau de la figure 10;
la figure 15 représente une variante de l'invention, dans la- quelle la totalité, à part une portion limitée, de l'extrémité ar- rière d'une enceinte d'eau débouche à travers la tôle arrière et la tôle du ciel du foyer et dans laquelle la portion avant, infé-
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rieure de l'enceinte deau a la forme d'un goulot et passe librement à travers une ouverture ménagée à cet effet dans la portion qui forme la lame d'eau avant du foyer; la figure 16 est une vue en plan partielle de la figure 15 et faisant apparaitre la tôle du ciel du foyer, le foyer, les enintes d'eau et les autres éléments qui en font partie; la figure 17 est une vue en bout et en coupe du foyer, en par- tie suivant la ligne 17-17 de la figure 15 ; la figure 18 est une coupe transversale à peu près suivant la ligne 18-18 de la figure 15 ;
la figure 19 est semblable aux figures 1 et 15, mais représente aussi une enceinte d'eau dont la portion inférieure est courbe ou arquée; la figure 20 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant la ligne ,20 de la figure 19; la figure 21 est une autre variante dans laquelle l'enceinte d'eau forme une poche plane simplement dirigée vers le bas à partir de la tôle du ciel du foyer, mais débouchant encore à travers la= dite tôle inclinée; la figure 22 représente l'application de l'invention à une en- ceinte d'eau ayant la forme connue du thermo-siphon Nieholson; la figure 23 est une coupe horizontale suivant la ligne 23-23 de la figure 22 ;
les figures 24,25, 26 et 27 sont des coupes partielles verti- cales longitudinales représentant diverses formes données aux por- tions inférieures des enceintes d'eau par rapport à la portion for- mant la lame d'eau avant du foyer et divers dispositifs d'évacuation des matières solides ou des boues desdites enceintes d'eau.
Les figures représentent les extrémités arrières d'un grand nombre de chaudières de locomotives, contenant toutes un foyer à entretoises intérieures de la forme ordinaire, Elles.représentent des foyers simples et du type à chambre de combustion qui doivent être traités d'une manière un peu différente, pour procurer toute sé- curité et fournir un rendement maximum, L'invention s'applique aussi
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aux foyers d'autres types et est de nature à n'exiger aucune modifi- cation de la forme de la chaudière ou du foyer.
Bref, la valeur de l'invention résulte du perfectionnement de tous les éléments de la chaudière au point de vue du poids, du prix, de la résistance, de la durée et de la sécurité et des meilleurs résultats donnés par la chaudière au point de vue de son fonctionnement, de sa durée plus longue , de son rendement accru et de la sécurité de sa marche,
Les tôles exposéea au feu du foyer de la locomotive sont réunies les unes aux autres d'une manière complète et étanche et consistent dans une tôle arrière, 1, des tôles latérales 3, une tale de ciel 4, une tôle avant 5 et une plaque tubulaire, Ainsi qu'on peut le voir, la tôle de ciel et les tôles latérales peuvent être prolongées et avec une tôle de fond 6, former ce que l'on appelle une chambre de combustion C.
Dans ce cas, la plaque tubulaire dési- gnée par 7 se trouve à une assez grande distance en avant de la tô- le avant 5' Au contraire, le foyer simple est caractérisé par une plaque tubulaire 8 qui est un prolongement vers le haut de la tôle avant 5, telle que la représentent les figures 19,24, 25 et 26.
Pendant la marche, le feu est maintenu dans l'espace délimité par ces tôles et les gaz s'échappent par les tubes à fumée 9.
L'enveloppe sous pression ou corps de chaudière qui con- tient le foyer, est caractérisé par une enveloppe ou corps cylindri- que 10, se tenninant par une plaque tubulaire avant (non figurée).
A son extrémité arrière la chaudière prend la forme du foyer qu'elle renferme, mais est plus grande que lui. Cette portion de l'enveloppe de la chaudière comporte une devanture 11, une tôle d'enveloppe dont les côtés 12 sont plans et le sommet 13 courbe. L'enveloppe de la chaudière se complète par une tôle avant extérieure 14 qui est réu- nie à la partie inférieure du corps cylindrique 10 de la chaudière.
Les tôles verticales précitées se réunissent en bas, par exemple par un cadre rectangulaire 15, appele cadre du foyer ou cadre de fon- dation.
Ainsi qu'on peut le ,voir,. les tôles exposées au feu et l'
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enveloppe de la chaudière sont séparées par un intervalle qui cons- titue la lame d'eau avant 16, les lames d'eau latérales 17 et la la- me d'eau arrière 18. La tôle du ciel 4 du foyer et le sommet 13 de l'enveloppe sont séparés par un intervalle plus grand, fournissant ainsi un espace rempli d'eau,,et de vapeur libre: normalement le foyer et les tubes à fumée sont complètement entourés par l'eau de la chaudière. L'espace qui se trouve au-dessus du niveau de l'eau s'appelle chambre de vapeur S et son volume varie suivant la hauteur du niveau de l'eau.
Le niveau de l'eau qui, comme on le sait d'autre part, est la surface par laquelle la vapeur se dégage de l'eau (dési- gné par WL) est normalement maintenu à une certaine hauteur au-dessus de la tôle du ciel 4 du foyer. Si par défaut d'attention .ou par tou- te autre faute, on laisse descendre le niveau au-dessous du ciel du foyer, la tôle se découvre et en se surchauffant est susceptible de s'affaisser à cause de la pression de la vapeur agissant sur elle.
Ainsi qu'on le verra, l'une des fonctions principales de l'invention consiste à arroser en permanence les tôles du ciel du foyer ou à main. tenir sur elles une couche d'eau à ce moment, en les empêchant ainsi de se déchirer ou de se rompre puisqu'il est évident que la tôle du ciel ne peut pas se surchauffer tant qu'elle est recouverte d' une couche d'eau.
Les tôles arrière 1 et 11 comportent toutes deux une ou- verture 2 pour la porte de chargement du combustible dans laquelle se trouve une porte 2'.
Tous les foyers représentés sont du type élargi, mais l' invention n'est pas limitée à ce type de foyer. Elle s'applique, au contraire, aux foyers entretoisés de toute forme en coupe transver sale.
On remarquera que les tôles du ciel du foyer de ces chau- dières sont légèrement inclinées, le point haut des dites tôles se trouvant dans chaque cas à l'extrémité avant du foyer. Cette condi- tion est caractéristique dans la pratique des locomotives, car elle a pour but de maintenir facilement la tôle du ciel du foyer recou- verte par l'eau dans toutes ses parties, quels que soient les mouve-
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ments de galop ou de balancement de la locomotive. Cependant, l'in- vention n'est pas limitée à une tôle de ciel de foyer inclinée, sauf dans le cas de la figure 21, dont il sera question ci-après.
Il est évident que toutes les tôles du foyer subissent l'action de la pression de la vapeur qui règne dans la chaudière et pour éviter les déformations, il est nécessaire de réunir les tôles exposées au feu et les tôles d'enveloppe en face l'une de l'autre.
Ces dispositifs de liaison sont des tiges dont les plus courtes, désignées par 19 sont appelées entretoises et les plus longues dési- gnées par 20 sont appelées entretoises du ciel, Ensuite, il faut que les tôles exposées au feu qui constituent le foyer proprement dit transmettant la chaleur dégagée par le combustible dans le foyer à l'eau qui l'entoure, et comme la température de combustion est élevée, il faut pour éviter que le? tôles exposées au feu se brûlent, que les dites tôles soient minces, il faut donc que les intervalles qui séparent les entretoises et les entretoises du ciel soient rappro- chés.
Pour qu'il soit facile d'identifier les nouvelles parois des enceintes d'eau, elles sont désignées par A sur toutes les fi- gures. Ces enceintes sont creuses, à parois planes et par suite ont la forme de poches étroites, profondes, entretoisées et suspendues à la tôle de ciel 4 du foyer. Chacune de ces enceintes creuses est fermée à la partie inférieure, mais par sa partie supérieure dé- bouche à travers la tôle de ciel, de façon que l'eau et la vapeur puissent monter librement dans l'espace S qui la surmonte.
Ces enceintes occupent une position longitudinale, verti- cale, dans le foyer et correspondent évidemment à des fentes longi- tudinales A3 dans les tôles du ciel du foyer. On peut en monter de cette façon, une ou plusieurs, leur nombre étant déterminé par la largeur et la forme du foyer dans lequel on les monte.
On remarquera que la partie inférieure du foyer ne subit aucun changement et que ces enceintes d'eau A n'occupent que la partie supérieure du foyer, en laissantvide une chambre F où brû-
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le le combustible qui s'étend d'un côté à l'autre et d'un bout à l'au- tre du foyer. La partie inférieure du foyer peut comporter une grille pour y brûler un combustible solide ou être aménagée pour y brûler de l'huile.
La première fonction de la ou des enceintes d'eau consiste à partager la flamme qui s'élève normalement de la partie inférieure du foyer et à augmenter ainsi la surface rayonnante de la flamme et en même temps, augmenter l'étendue des parois auxquelles le combus- tible en brûlant doit céder de la chaleur par rayonnement et par con- veotion.
En élévation latérale longitudinale, chaque enceinte A a généralement une forme triangulaire. A cet égard elles ressemblent beaucoup aux enceintes d'eau ou thermo-siphons utilisés couramment à l'heure actuelle, mais à d'autres points de vue, elles en diffèrent notablement ainsi qu'on le verra ci-après.
Les enceintes d'eau de l'invention peuvent avoir diverses formes en coupe transversale, telles qu'elles sont représentées sur les figures 9, 10 et 11, dont il sera question en détail. Outre que ces enceintes d'eau servent à la circulation de l'eau et à la pro- duction de vapeur, on leur donne'généralement une forme telle qu'el- les servent de supports aux voûtes en briques désignées par B.
C'est ce qui explique en partie leur forme triangulaire, car, ainsi qu'on peut le voir, la voûte ou cloison B s'étend dans le foyer transver- salement, vers l'arrière et en montant à partir de la tôle avant 5 du foyer, jusqu'à un niveau plus élevé que la porte 2 du foyer, Cet- te voûte empêche les produits de la combustion de passer directement dans les tubes de fumée et force les flammes à revenir en arrière avant qu'elles puissent reprendre leur trajet vers la plaque tubu- laire; eile augmente sensiblement la longueur du trajet de la flamme et donne lieu à une meilleure combustion dans le foyer.
Eour éviter toute erreur d'interprétation à propos de la forme triangulaire de l'enceinte d'eau, dont il est question ci- dessus, il doit être bien entendu que cette forme est conditionnée d'une manière plus directe et plus importante par l'action de l'eau,
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qui entre dans l'enceinte par son extrémité arrière et est aussi con- ditionnée directement par le fait que les matières solides s'y ras- semblent, matières solides qui doivent être évaouées par soufflage, ainsi qu'il sera expliqué ci-après en détail.
Pour rendre les enceintes d'eau plus aptes à servir de support à la voûte B, on lesmunit d'habitude d'une partie tubulaire renflée à leur partie inférieure A1, constituant ainsi des reboràs latéraux A2, sur lesquels s'appuient les extrémités des briques.
La portion inférieure renflée de l'enceinte d'eau est également avan- tageuse au point de vue de la répartition de l'eau lorsqu'elle entre dans l'enceinte, ainsi qu'il sera expliqué. Cependant, la portion renflée précitée n'est pas un élément essentiel de l'invention. Au contraire, l'enceinte peut avoir d'autres formes en coupe transver- sale par exemple celle de la figure 11, où elle est formée par une simple tôle pliée en deux. Dans ce cas, on constitue le support de la voûte B par une enceinte en forme d'U comportant un certain nom- bre de rangées de chevilles 27 supportant la voûte.
Avant de commencer la description des caractéristiques plus importantes de l'invention qui concernent la construction géné- rale, la position et le fonctionnement de ces enceintes d'eau, il convient d'attirer l'attention sur la nouvelle forme de construction choisie de préférence pour lesdites enceintes. Ces détails apparais- sent de préférence sur les figures 1, 7,9, 10, 12 et 13. De préfé- rence, la portion inférieure de l'enceinte d'eau, désignée par A1 est formée par un tube sans soudure. L'extrémité inférieure de ce tu- be est fermée par exemple par un chapeau A4, tandis que son extré- mité supérieure arrière reste ouverte. Le sommet du tube comporte une longue fente A5, que l'on forme en fendant le tube et courbant les bords de la fente A6 vers le haut, ainsi qu'on peut le voir sur les figures 9, 10, 12 et 13.
Les bords étant ainsi courbés, on les chanfreine ou les taille en biseau, voir A7, et ils sont ainsi prêts à être assemblés avec les portions latérales planes A8 de l'enceinte d'eau.
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Ces portions latérales A8 s'étendent verticalement entre la portion tubulaire A1 inférieure, inclinée et la tôle du ciel 4 du foyer, l'assemblage avec la dite ,tôle se faisant par un des moyens décrits ci-après. Les plaques ou tales latérales A8 s'étendent sur la même longueur que la fente A5 du sommet du tube et leurs bords in- fériéurs s'ajustent exactement contre les bords ohanfreinés A6 cour- bés vers le haut. Ces bords inférieurs des plaques étant placés com- me le montrent les figures, on les réunit au sommet du tube par des soudures autogènes A9.
On remarquera que les plaques planes A8-A8 espacées sont réunies par plusieurs courtes entretoises 19', et que les entretoises les plus basses 191' sont placées juste au-dessus des bords chanfreinés A6 du tube, On obtient ainsi d'une manière certai- ne une résistance amplement suffisante, De plus, les bords avant et arrière A10 et All des plaques latérales A8 sont courbés l'un vers l'autre et réunis par des soudures autogènes A12, ainsi que le mon- tre la figure 13 et sont soudés à leur partie inférieure au sommet du tube, comme on peut le voir en A13 sur la figure 12.
Un avantage particulier du procédé précité de fabrication des enceintes d'eau consiste dans le fait que ces parois creuses ou lames d'eau sont d'un bas prix, sans aspérités à l'intérieur et en particulier que l'on peut utiliser avec elles des portions inférieures A1 soit recti- lignes, soit courbes (voir et comparer les figures 1 et 19).
Il est parfois nécessaire de donner aux portions inférieu- res tubulaires précitées une forme courbe ou arquée pour augmenter le volume de l'espace F où s'effectue la combustion, en d'autres ter- mes pour agrandir l'espace situé au-dessous de la voûte B.
Il est clair que l'élément tubulaire A' précité de l'encein- te qui au début est un élément indépendant est à l'ofigine rectili- gne et peut rester rectiligne, ou peut être facilement cintré pour prendre la forme que l'on désire et se conformer à n'importe quelle inclinaison générale dans le foyer, Ensuite, comme les portions des tôles A8 exposées au feu de l'enceinte d'eau sont aussi des éléments indépendants au début, il est facile de leur donner une forme quel- conque, de les entretoiser et de les approprier pour les conformer
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à l'espace restant entre la tôle du ciel et un élément tubulaire A' ayant une inclinaison quelconque donnée et convenable.
Ces questions ont une importance pratique, car il devient alors facile de confor- mer cette enceinte de vaporisation et de circulation de l'eau à la tôle arrière et à la tôle du ciel de n'importe quel foyer. En aucun cas, il n'est nécessaire de donner une forme spéciale au foyer pour pouvoir y monter ces enceintes d'eau.
Il y a lieu de remarquer que les enceintes précitées assem- blées et soudées sont commodes, résistantes, durables et @@res et de plus faciles à réparer.
Ainsi que le représente le dessin, les portions inférieu- res de ces enceintes d'eau peuvent avoir des longueurs différentes, la longueur de chacune d'elles étant déterminée par celle du foyer, par l'étendue de la voûte en briques B à utiliser et en particulier par le procédé appliqué'ici pour évacuer les matières solides ou boues de la partie inférieure de l'enceinte. Ainsi qu'il sera décrit, leur installation peut être limitée à l'intérieur du foyer, ou se prolonger à l'extérieur et la boue peut en être évacuée d'une maniè- re et dans une direction quelconques appropriées, le procédé de souf- flage choisi pouvant être déterminé suivant les commodités par la forme du foyer et par le choix de l'ingénieur.
Il est évident que la plupart des matières solides de l'eau de la chaudière, qui pénètre dans ces enceintes, se rassem- blent dans leur angle inférieur avant, et que, comme l'activité de la circulation de l'eau peut dépendre de l'évacuation de ces matiè- res vers le haut et sur la tôle du ciel du foyer, il est plus sur et plus satisfaisant de les évacuer directement au fur et à mesure qu'elles se rassemblent dans l'angle inférieur avant de l'enceinte d'eau. On a prévu un dispositif à cet effet. Les meilleurs résultats sont obtenus en retenant dans un état de tranquilité relative les matières solides dans la partie inférieure de l'enceinte d'eau, jusqu'à ce qu'on les évacue intentiennellement.
Pour assurer cette tranquilité, on ne laisse pas entrer d'eau de l'extérieur dans cette
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partie de l'enceinte d'eau, alors que d'habitude, les enceintes d' eau similaires sont toujours en communication tubulaire et mécanique avec la lamè d'eau avant ou toute autre partie basse de la chaudière et en reçoivent directement de l'eau. Cette absence précitée de com- munication circulatoire avec la partie inférieure de la chaudière est une caractéristique importante de l'invention. Ce qui est encore plus important c'est que l'enceinte d'eau de l'invention peut se dilater et se contracter librement, monter et descendre avec la tôle arrière et la tôle du ciel du foyer, sans aucune limitation ni restriction imposée par un des éléments quelconques inférieurs avant du foyer.
Etant donné que l'angle inférieur avant de l'enceinte d'eau de l'in- vention peut arriver jusqu'au voisinage immédiat de la portion in- férieure du foyer, ou même la traverser librement, il n'existe aucu- ne liaison rigide l'empêchant de se mouvoir librement, soit longitudi- nalement, soit verticalement. Cette liberté complète est extrême- ment avantageuse, car elle supprime tous les efforts de rupture agis- sant dans et sur l'enceinte d'eau et lui assure une durée de marche prolongée. Ladite enceinte d'eau est fixée d'une manière rigide sur la tôle du ciel du foyer et, ainsi qu'il sera expliqué, peut être fixée aussi sur la tôle arrière du foyer, mais il n'existe ou ne peut exister aucune liaison rigide entre la portion inférieure de l'enceinte d'eau et un élément quelconque de l'avant du foyer se trou- vant à une certaine distance de la tôle du ciel.
On évite ainsi des erreurs très courantes et de nombreuses difficultés, de plus la dépen- se d'installation de ces enceintes d'eau est plus faible.
Il convient maintenant d'attirer l'attention sur l'impor- tante caractéristique de l'invention qui consiste à ne faire arriver l'eau de la chaudière dans ces enceintes d'eau ou à ne les alimenter, que lorsque la quantité de chaleur contenue dans cette eau a augmen- té de façon que l'eau soit sur le point de se transformer en vapeur.
Le but de cette manière de faire est d'améliorer les qualités de va- porisation de la chaudière et on arrive au résultat cherché en ali- mentant les enceintes d'eau avec de l'eau provenant de la lame d'eau
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arrière du foyer ou tout au moins de la partie arrière du foyer.
Le fonctionnement thermique de l'enceinte d'eau est très actif et, il en résulte un important avantage : en effet de ce fait l'activité du mouvement circulatoire de l'eau dans la chaudière englobe toutes les parties latérales et arrière et les surfaces de chauffe du foyer et de nombreuses difficultés auxquelles ont donné lieu ces parties du foyer jusqu'à présent sont ainsi évitées.
Le mouvement circulatoire de l'eau est indiqué par les flèches a.
Les caractéristiques précitées sont communes à toutes les formes de construction représentées sur le dessin, c'est à dire que l'ex- trémité arrière supérieure de chaque enceinte d'eau, sauf dans le cas de la figure 21, débouche directement dans la lame d'eau ar- rière 18 du foyer en recevant de l'eau en ce point.
Le meilleur moyen d'établir la communication entre la lame d'eau arrière du foyer et l'enceinte d'eau précitée consiste à prolonger l'extrémité arrière supérieure ouverte de l'élément tubulaire A' par un trou 28 percé dans la tôle arrière i. De préfet rence le tube et la tôle sont réunis par une soudure autogène, la tôle 1 possédant une flexibilité suffisante et un faible mouvement se produisant en ce point. Si on le désire, on peut protéger le joint en employant une portion de diaphragme flexible 29, comme l' indique la figure 19, en disposant les entretoises à la manière habituelle à cet effet. En tout cas, on ménage une ouverture d'en- trée ou passage de larges dimensions pour l'eau entre la lame d' eau arrière 18 et l'intérieur de l'enceinte d'eau A. Cette commu- nication tubulaire peut être rectiligne ou courbe.
Quoique cette liaison tubulaire soit la plus commode, elle n'est pas essentielle.
Au contraire la totalité de l'extrémité arrière supérieure ouverte de l'enceinte d'eau peut s'étendre sur toute la longueur de la tô- le arrière 1 et être soudée sur elle ainsi que sur la tôle du ciel du foyer. Cette forme de construction est représentée sur les fi- gures 15, 16 et 17, où l'extrémité arrière supérieure de chaque en- ceinte d'eau est désignée par Ax.
Ainsi qu'on le remarquera, l'étendue dans le sens verti-
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cal de l'extrémité arrière de l'eneeinte réunie à la tôle arrière 1 du foyer se limite de préférence à l'espace situé au-dessus de la porte 2 du foyer et l'extrémité avant de l'enoeinte d'eau peut se mouvoir librement avec la tôle du ciel du foyer en ne donnant lieu qu'à un très faible mouvement à l'extrémité arrière de cette encein- te d'eau.
Ainsi qu'il est évident, cette liaison n'est jamais soumi- se à des efforts appréciables et par suite dure très longtemps,
Lorsqu'ainsi qu'il a été expliqué, le niveau de l'eau WL dans la chaudière s'abaisse au-dessous du sommet de la tôle du ciel du foyer, l'eau continue à jaillir vers le haut en sortant desdites enceintes d'eau, en mouillant ainsi la tôle du ciel et l'empêchant de s'affaisser. Il peut arriver qu'on laisse tomber le niveau de l'eau très bas et il est souhaitable que l'eau continue à mouiller la tôle du ciel :Grâce à la position relativement basse de la commu- nication entre la lame d'eau arrière 18 et l'enceinte d'eau, l'ali- mentation d'eau continue à être assurée, jusqu'à ce que le niveau at- teigne la partie inférieure de cette ouverture.
On ne peut s'atten- dre à ce que l'eau atteigne un niveau très bas à un moment quelconque après que le ciel du foyer a été mis à nu, une ou plusieurs entre- toises pouvant céder à l'avant du foyer et ainsi qu'il a été expli- qué, livrer un passage rapide à l'eau et à la vapeur dans le foyer , amortissant le feu et avertissant qu'il y a lieu de jeter le feu.
La communication pour l'eau entre la lame d'eau arrière et l'enceinte d'eau peut donc être fixée en toute sécurité à un point ou niveau quelconque au-dessus de la porte 2 du foyer. Une hau- teur trop basse n'est pas avantageuse car la profondeur de la commu- nication doit être limitée pour éviter des efforts angulaires trop considérables ëntre l'enceinte et la tôle arrière 1.
La figure 21 est un exemple d'une application moins avan- tageuse de l'invention au point de vue de la certitude de l'arrivée de l'eau à l'intérieur de l'enceinte ou poche d'eau. Sur la figure 21, ladite poche est désignée par AY. On tire avantage dans ce cas de l'inclinaison de la tôle du ciel, l'eau coulant normalement dans
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la poche AY par l'extréwité arrière de la fente A3 dans la tôle du ciel. A d'autres points de vue, l'enceinte d'eau fonctionne de la manière qui a été décrite, mais il est évident que cette forme de construction ne peut assurer la protection complète de la tale du ciel, une fois que le niveau de l'eau est descendu au-dessous de l' extrémité arrière de la tale du ciel.
Les figures 22 et 23 représentent un foyer équipé avec une enceinte d'eau AZ de même forme que les thermo-siphons actuellement en usage. Cependant, son élément inférieur A' est fermé à son extré- mité inférieure avant et n'est pas réuni à la lame d'eau avant l6 du foyer. Au contraire, des communications tubulaires 30 sont dis- posées entre la lame d'eau 18 et la partie arrière supérieure de l' enceinte d'eau AZ.
Tandis que j'eau qui tombe dans l'extrémité arrière de ces enceintes d'eau est fortement chauffée, elle est cependant toujours beaucoup plus lourde que la vapeur qui est produite dans l'enceinte, et par conséquent, dans tous les cas, l'eau tombe au fond de l'encein- te d'eau. En d'autres termes, l'eau qui entre dans l'enceinte coule tout naturellement de haut en bas et pendant ce mouvement détache et déplace des bulles de vapeur sur les surfaces internes de l'encein. te, les dites surfaces restant recouvertes d'eau qui tend toujours à entrainer les matières solides déposées dans l'angle inférieur avant de l'enceinte d'eau. La vaporisation s'effectue d'une manière très sûre et rapide et par suite on peut compter sur la chaudière pour alimenter rapidement en vapeur le moteur de la locomotive.
Il vaut mieux empêcher que les matières solides s'accu- mulent en quantité considérable dans l'enceinte d'eau, et de préfé- rence on équipe chaque enceinte avec un dispositif de soufflage pour évacuer lesdites matières dans l'enceinte alors qu'elles sont encore à l'état de suspension dans l'eau et avant qu'elles puissent se fixer sur les surfaces de chauffé sous forme d'incrustations.
Les dispositifs de soufflage et adaptations appropriées des encein- tes d'eau sont décrites ci-après. -
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Ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus, l'angle inférieur avant de l'enceinte d'eau précitée est toujours fermé Il peut se terminer à peu de distance de la tôle avant du foyer, comme on peut le voir sur les figures 1, 21, 24, 26 et 27, auquel cas la dite tô- le ne subit aucune modification. Ou bien, l'élément inférieur A1 peut être prolongé à travers la lame d'eau avant du foyer ainsi qu'on peut le voir sur les figures 15, 16, 17,18, 19,20, 22 et 25. Les connexions de soufflage, de quelque nature qu'elles soient, partent des angles inférieurs effectifs des enceintes et sont disposées de façon à évacuer les boues à l'extérieur de la chaudière.
Quelques agencements servant à cet effet sont figurés et décrits ci-après.
Il n'existe aucune liaison fixe ou non flexible empêchant l'enceinte d'eau de se déplacer librement dans le sens vertical, par suite, ainsi qu'on peut le voir sur lesfigures 15 à 20, elle compor- te un prolongement en forme de goulot quelconque qui s'ajuste dans un manchon 32, monté dans la lame d'eau 16 avant du foyer. Ce man- chon a un diamètre plus grand que la portion en forme de goulot, permettant ainsi à l'enceinte de se mouvoir librement sans effort.
Si l'enceinte d'eau se gauchit ou se déplace dans le sens latéral dans le foyer, le support de la voûte B court un risque, par suite ainsi que le montre nettement la figure 20, on place sur les côtés de ce manchon plus large des fourrures 33 de guidage laté- ral qui limitent le mouvement latéral du goulot dans le manchon.
Si l'on se reporte ensuite aux figures 1, 2 et 3, on voit qu'on peut réaliser une fixation latérale analogue de l'enceinte d'eau, lorsque ladite enceinte A vient simplement au voisinage immé- diat de la tôle avant du foyer. Dans ce cas, on soude une patte ver- ticale 34 sur l'extrémité A4 de l'enceinte et des pattes verticales complémentaires 34' sur la tôle de foyer voisine. Ces pattes sont en contact réciproque et limitent le mouvement latéral de l'enceinte ou élément A, mais n'empêchent pas son mouvement vertical. Il peut arri- ver que ces pattes de contact doivent être placées dans une position occupée d'habitude par des entretoises de la lame d'eau avant.
Il
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vaut mieux que les extrémités de ces entretoises restent accessi- bles et dans ce cas, la tôle avant du foyer (voir figures 1, 2 et 3) est munie d'un renflement 35 "indépendant" sur lequel sont fixées les pattes de verrouillage.
Ainsi qu'on peut le voir, les extrémités intérieures des entretoises 36 correspondant à cette portion renflée peuvent être placées en un point où elles restent accessibles au-delà de l'ex- trémité de l'enceinte d'eau. Elles doivent être montées oblique- ment par rapport à la tôle extérieure 14 de la lame d'eau avant, ainsi qu'on peut le voir sur les figures 2 et 3.
On peut indiquer ici une autre nouveauté intéressante d'une utilité générale. Lorsqu'on laisse s'accumuler des matières solides dans l'angle d'une enceinte se trouvant entièrement dans le foyer et par suite soumise à l'action du feu, comme sur les figures 1, 21, 24,26 et 27, il est souhaitable que la portion qui forme l' angle soit isolée ou protégée contre le feu, au moins en partie. Le dispositif prévu par l'invention est appelé "manchon protecteur pour les boues" 37 et est placé sur l'extrémité inférieure ou angle de l'enceinte d'eau.
On peut employer diverses matières pour constituer ces manchons, mais de préférence, ainsi que le montrent les figures 1 et 4, il est formé d'un écran métallique facilement démontable s'ajus- tant librement sur la portion d'angle de l'enceinte et contre la tô- le avant du foyer. C'est un simple écran qui empêche l'angle de l'enceinte de se surchauffer et de se brûler, lorsqu'on laisse des matières solides s'y accumuler. Ces manchons protecteurs peuvent être montés en un point quelconque des portions inférieures des en- ceintes précitées, exposées au feu. Ils ne coûtent pas cher, peuvent être facilement remplacés et ont un intérêt pratique considérable.
Les portions avant de tous les foyers ne sont pas construi- tes de façon à permettre au goulot de l'enceinte d'eau de se prolon- ger en dehors sous le corps cylindrique de la chaudière, suivant les divers exemples représent,és. On peut considérer comme entendu qu'on
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doit donner la préférence µla forme de construction de la figure 1 par rapport aux autres.
Le dispositif servant à évacuer les boues du fond de l'en- ceinte d'eau, auquel on donne la préférence est également représenté sur la figure 1. Ce dispositif comporte un tuyau 38, maintenu au cen- tre de l'élément tubulaire a1 de plus grand diamètre. Ce tube est monté dans un bloc de centrage 40 prévu sur la devanture 11 de la chaudière et se prolonge, jusqu'au voisinage de la partie inférieure de l'enceinte d'eau, où. se trouve son extrémité ouverte 38'; l'ex- trémité inférieure du tuyau 38 est maintenue par des ailettes appro- priées 38a que l'on soude à l'intérieur de l'élément a1 avant de souder en place le chapeau A4 sur le bout dudit élëment.
Les extré- mités intérieures des ailettes sont taillées en biseau, comme on peut le voir, et le tuyau peut être facilement retiré et remis en place; ce qui est commode pour les lavages de la chaudière.
L'extrémité supérieure 39 du tuyau 38 est élargie ou com- porte un talon pour le maintenir en place dans le bloc 40 et est coiffée par un élément 41 comportant l'orifice de soufflage 43 et boulonné contre une garniture 42 appropriée, placée entre les élé- ments 40 et 41. L'extrémité du chapeau 41 comporte un bouchon de la- vage 44 approprié et comme le montre la figure 6, les divers chapeaux de soufflage 41 peuvent être réunis par une tubulure 45 et peuvent être desservis par un unique tuyau 46 de vidange comportant une sou- pape. On peut cependant prévoir pour chaque enceinte d'eau A un tuy- au séparé de vidange comportant une soupape. Pour faire fonctionner le dispositif, il suffit d'ouvrir la soupape 46 et les matières soli- des qui peuvent s'être accumulées dans la partie inférieure ou angle de l'enceinte sont évacuées au dehors.
Lorsque l'extrémité avant de l'enceinte d'eau traverse la lame d'eau avant du foyer, un simple tuyau 47 comportant une sou- pape sert'à débarasser l'enceinte des boues, ainsi que le montrent les figures 15,19 et 22. L'enceinte AY en forme de poche de la fi- gure 21 comporte de préférence un tuyau de soufflage 48 intérieur
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qui se dirige vers le haut puis vers l'arrière et traverse la devanture de la chaudière. Une enceinte qui ne traverse pas la lame d'eau avant du foyer peut être desservie par un tuyau de soufflage 49, ainsi que le montre la figure 24. Ce tuyau est placé dans le foyer à l'extrémité de la grille et doit être protégé par une maçon- nerie de briques.
La figure 25 représente la nouvelle application d'un "collecteur de boues" A4' sur l'extrémité inférieure de la ou des enceintes d'eau, ledit collecteur comportant son propre tuyau de soufflage 50.
La figure 26 est analogue à la figure 24, mais le tuyau de soufflage 51 passe à l'extérieur par un petit manchon 32a traver- sant la lame d'eau avant. La figure 27 représente un collecteur de bouesA4" pour plusieurs enceintes d'eau placées dans un foyer allon- gé. La grille de ce foyer est plus courte que le foyer lui-même et un mur en briques Bx sert à compléter la voûte inclinée B. Le collec- teur de boues est placé dans le cendrier 52, éloigné partiellement et un tuyau de soufflage 53 se dirige vers le bas à partir dudit col- lecteur.
L'eau non vaporisée et qui monte sur le ciel du foyer et en particulier celle qui sort des enceintes d'eau décrites ci-dessus est très chaude et relativement légère et est sur le point de se tranc former en vapeur. A partir de ce point elle circule vers l'avant au- dessous de la surface de dégagement de la vapeur WL, Perdant de la chaleur dans la partie avant de la chaudière, l'eau descend ou re- tombe au fond de la chaudière et circule ensuite vers l'arrière au- tour du foyer pour y recevoir de nouveau de la chaleur.
Les parties supérieures des figures 9, 10, 11 et 14 sont intéressantes, car elles représentent plusieurs procédés pouvant être appliquées pour constituer le sommet des enceintes d'eau et les assembler avec la tôle du ciel du foyer. En ce qui concerne son som- met, l'enceinte d'eau de la,.figure 9 est analogue au sommet d'un thermo-siphon d'un usage commun aujourd'hui; elle comporte des bords rabattus latéralement 55, qui s'ajustent dans un trou percé dans la
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tôle du ciel 4 et sont soudés sur ladite tôle aux points 56. Ces rebords reçoivent des rangées à large espacement d'entretoises du ciel, La figure 11 représente une forme de construction équivalente, qui comporte une pièce57 rapportée soudée dans le ciel.
La dite piè- ce comporte elle-même une fente 58 dans laquelle le sommet de l'en- ceinte d'eau A est @oudé directement, par des cordons de soudure 59 au-dessus et au-dessous de la pièce rapportée 57, Il est clair que la pièce rapportée est assemblée ainsi avec l'enceinte A avant que celle-ci soit montée dans sa position et avant que les soudures 60 soient exécutées. Il en résulte une forme de construction très simple et très stable.
Par comparaison, l'enceinte d'eau A de la figure 10, est beaucoup plus étroite que celle de la figure 9, mais sa forme de cons- truction générale est la même, et le moindre écartement des parois A8' de l'enceinte a pour 'effet de réduire le volume d'eau qu'elle contient et d'augmenter en conséquence la vitesse d'ascension de l' eau. Evidemment, la surface de chauffe de l'enceinte n'est pas rédui- te et la quantité de vapeur produite dans cette enceinte étroite est égale à celle qui se dégage dans une enceinte plus large; c'est pour- quoi l'ascension de l'eau est plus rapide. Le nettoyage des surfaces de chauffe est également amélioré.
Les enceintes étroites des figu- res 10 et 14 sont avantageuses parce qu'on peut les monter dans la tôle du ciel 4 en découpant une fente étroite dans cette tôle entre deux rangées directement contigües d'entretoises du ciel 200 Dans ce cas, les soudures 59 n'apparaissent que sur la face inférieure de la tale du ciel; on réalise une économie et une stabilité certaine' de l'ensemble de la construction, Plusieurs de ces avantages peuvent être obtenus en munissant le sommet de l'enceinte étroite de rebords é- troits 61, susceptibles de recevoir des rangées voisines d'entretoi- ses et que l'on soude dans la tôle du ciel comme le montre la figure 14.
L'usage des enceintes d'eau étroites précitées, en parti- culier celles qui comportent des éléments inférieurs tubulaires A' de diamètre relativement grand est recommandé pour les raisons in-
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diquées ci-dessus. Si l'on constate que l'eau est projetée trop vio- lemment dans l'espace S qui surmonte le ciel, le défaut est facile à réparer,
Dans le cas des foyers avec chambre de combustion, on a à résoudre des problèmes spéciaux à cause de la longueur de ladite chambre.
L'enceinte d'eau peut se prolonger par l'avant à une assez grande distance dans la chambre de combustion, comme l'indiquent les figures 1 et 21, ainsi que la ligne en pointillé 62 de la figure 15,
Il est évident d'après la description qui précède que l'in- vention satisfait à tous les principes et permet d'atteindre tous les buts exposés dans le préambule de la description.
Le fonctionnement de ces foyers perfectionnés ayant été expliqué au fur et à mesure et les relations qui existent entre leurs divers éléments ayant été clairement exposées, il ne parait pas néces- saire d'en résumer le fonctionnement.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.