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Chaudière verticale à tubes d'eau.
La présente invention a pour objet une chaudière verticale, à foyer intérieur, et à tubes d'eau, dont la caractéristique essentielle est que les tubes d'eau, en acier étiré sans soudure, ont une forme en L ou en J, raccordés à leurs deux extrémités à l'enveloppe d'eau ou corps du générateur, et comportant une partie inférieure horizontale, très courte, puis une partie cintrée renflante et une partie inclinée montante, chaque tube étant disposé dans un plan vertical radial de la chaudière.
Ces tubes sont aménagés en un faisceau central, la partie inférieure de ce faisceau étant, dans sa presque totalité, soumise à l'action du rayonnement du foyer et à l'action de convection des gaz et des flammes, tandis que sa partie supérieure est soumise à l'action de convection des gaz et des flammes ; les tubes sont disposés de manière à déterminer un mouvement tourbillonnant intensif des gaz et flammes, par lequel l'action de convection est portée à son maximum ; comme d'autre part, la forme en L des tubes détermine une circulation intensive de l'eau, de bas en haut, l'échange de
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chaleur sera maximum.
Afin que l'invention soit bien comprise, il est représenté au dessin annexé, et à titre d'exemple, une coupe verticale diamétrale d'une chaudière conforme à l'invention, la chambre à flammes n'étant cependant pas coupée sur la moitié située à droite au dessin.
La chaudière est constituée par un foyer cylindrique vertical 1, avec ciel de foyer 2, grille 3 et carneau de cheminée 4, foyer dans lequel est installé, à partir d'une certaine hauteur au-dessus du gueulard de chargement 5, un faisceau tubulaire 6 formé de tubes en acier étiré, sans soudure ; le foyer est monté dans une enveloppe cylindrique 7, l'espace compris entre la paroi du foyer et l'enveloppe 7 constituant la chambre à eau. Le foyer et son enveloppe sont de constitution normale.
Dans l'exemple, le faisceau tubulaire est formé de trois séries de tubes, arrangés en trois cercles concentriques (partie de droite du dessin) et de manière à se présenter en quinconce.
Ces tubes ont une forme en L ou en J, et sont chacun situés dans un plan vertical radial. A leur partie inférieure, ils sont assemblés sur la paroi verticale du foyer, et leur partie supérieure se raccorde au ciel de foyer.
Chaque tube comporte une partie inférieure horizontale, très courte, puis une partie cintrée renflante, et enfin une partie inclinée montante. Par la partie médiane renflée, tous les tubes convergent vers l'axe vertical du foyer, les tubes de la série ou cercle interne arrivant presque jusqu'à cet axe.
8 est un tampon métallique fixe, qui obture partiellement l'entrée du carneau d'évacuation 4.
Les gaz de combustion et les flammes, par suite de ce tampon 8 et de la disposition en quinconce des tubes et de leur forme renflante, sont obligés de passer au travers du faisceau tubulaire suivant des trajectoires complexes, sensiblement suivant les flèches, pour arriver au carneau 4. Ces trajectoires
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complexes, à changements multiples et brusques de direction (verticale, inclinée du centre vers l'extérieur puis de l'extérieur vers le centre) des filets de gaz et de flammes déterminent des remous et des tourbillons énergiques, dont l'effet sur l'échange de chaleur est très favorable.
La partie inférieure des tubes, dans la partie horizontale, est soumise à l'action directe de rayonnement du foyer,, et à l'action de convection des gaz et flammes ; la partie supérieure de ces tubes est soumise à l'action de convection ; cette action de convection est maximum précisément à cause de ces remous et tourbillons intensifs.
Dans les tubes, la circulation de l'eau se fait, et ne peut se faire, que de bas en haut elle est très intensive et est due à la forme des tubes, à leur disposition, à la différence de hauteur entre l'entrée et la sortie d'eau et au fait que l'eau pénétrant dans le bas du tube a une densité beaucoup plus grande qu'au ciel de foyer. On sait que la quantité de chaleur absorbée est fonction de la vitesse de circulation du fluide chauffant et du fluide chauffé ; plus ces vitesses seront grandes et plus grande sera la quantité de chaleur absorbée par unité de surface.
Les vitesses des gaz de combustion et des flammes et celles de l'eau dans les tubes étant maximum, l'absorption de chaleur sera donc ici très grande.
.L'invention repose donc, au point de vue rendement, sur l'augmentation de la vitesse du fluide à chauffer et sur l'accélération du mouvement tourbillonnaire des gaz de combustion et des flammes par un faisceau tubulaire central, à tubes en L ou en J, dont la partie renflante.est dirigée vers l'axe du foyer, ces tubes étant tous dans des plans verticaux radiaux.
REVENDICATIONS..
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Vertical water tube boiler.
The present invention relates to a vertical boiler, with an internal hearth, and with water tubes, the essential characteristic of which is that the water tubes, made of seamless drawn steel, have an L or J shape, connected to their two ends to the water casing or body of the generator, and comprising a very short horizontal lower part, then a bulging curved part and a rising inclined part, each tube being arranged in a radial vertical plane of the boiler.
These tubes are arranged in a central bundle, the lower part of this bundle being, in its almost totality, subjected to the action of the radiation of the hearth and to the convection action of the gases and flames, while its upper part is subjected to the convection action of gases and flames; the tubes are arranged in such a way as to determine an intensive swirling movement of the gases and flames, by which the convection action is brought to its maximum; as on the other hand, the L-shape of the tubes determines an intensive circulation of water, from bottom to top, the exchange of
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heat will be maximum.
In order for the invention to be fully understood, there is shown in the accompanying drawing, and by way of example, a diametral vertical section of a boiler according to the invention, the flame chamber not however being cut in half. located on the right in the drawing.
The boiler consists of a vertical cylindrical hearth 1, with hearth sky 2, grate 3 and chimney flue 4, hearth in which is installed, from a certain height above the loading throat 5, a tube bundle 6 formed of drawn steel tubes, seamless; the hearth is mounted in a cylindrical casing 7, the space between the wall of the hearth and the casing 7 constituting the water chamber. The hearth and its envelope are of normal constitution.
In the example, the tube bundle is formed from three series of tubes, arranged in three concentric circles (right part of the drawing) and so as to be staggered.
These tubes have an L or J shape, and are each located in a radial vertical plane. At their lower part, they are assembled on the vertical wall of the hearth, and their upper part is connected to the hearth sky.
Each tube has a very short horizontal lower part, then a bulging curved part, and finally a rising inclined part. Through the swelling median part, all the tubes converge towards the vertical axis of the hearth, the tubes of the series or internal circle reaching almost up to this axis.
8 is a fixed metal buffer, which partially blocks the entrance to the exhaust flue 4.
The combustion gases and the flames, as a result of this buffer 8 and the staggered arrangement of the tubes and their bulging shape, are forced to pass through the tube bundle following complex paths, substantially following the arrows, to arrive at the flue 4. These trajectories
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complex, with multiple and abrupt changes of direction (vertical, inclined from the center to the outside then from the outside to the center) streams of gas and flames determine energetic eddies and vortices, the effect of which on the heat exchange is very favorable.
The lower part of the tubes, in the horizontal part, is subjected to the direct action of radiation from the hearth, and to the convection action of gases and flames; the upper part of these tubes is subjected to the action of convection; this convection action is maximum precisely because of these intensive eddies and vortices.
In the tubes, the circulation of water is done, and can only be done from bottom to top, it is very intensive and is due to the shape of the tubes, to their arrangement, to the difference in height between the inlet and the water outlet and the fact that the water entering the bottom of the tube has a much greater density than the hearth sky. It is known that the quantity of heat absorbed is a function of the circulation speed of the heating fluid and of the heated fluid; the greater these speeds, the greater the quantity of heat absorbed per unit area.
The velocities of the combustion gases and flames and those of the water in the tubes being maximum, the heat absorption will therefore be very great here.
The invention is therefore based, from the point of view of efficiency, on the increase in the speed of the fluid to be heated and on the acceleration of the vortex movement of the combustion gases and of the flames by a central tubular bundle, with L-shaped tubes or in J, of which the bulging part is directed towards the axis of the hearth, these tubes being all in radial vertical planes.
CLAIMS ..
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