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ELEMENT SURCHAUFFEUR A BRANCHES MULTIPLES D'ALLER ET, EVENTUELLEMENT DE RETOUR
On connaît des éléments surchauffeurs tubulaires, destinés à être logés dans le tube à fumée d'une chaudière et, plus particulièrement, d'une chaudière de locomotive, les dits éléments surchauffeurs comportant plusieurs tubes d'aller et un tube central de retour par lequel la vapeur surchauffée est acheminée vers le collecteur de vapeur surchauffée. La réalisation de ces éléments surchauffeurs comporte la fabrication à l'extrémité de l'élément dirigée vers la boite à feu d'une culotte, ou coude multiple, assemblant les tubes d'aller avec le tube de retour,
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culotte,dont Inexécution par forgeage est coûteuse.
Selon la présente invention, on réalise un élément surchauffeur à plusieurs tubes d'aller et, éventuellement, plusieurs tubes de retour, de façon telle que les tubes d'al 1er soient simplement cintrés à l'extrémité de l'élément surchauffeur dirigée vers la boîte à feu, et se prolongent dans le sens du retour avant d'être raccordés avec le tube central de retour, le raccord pouvant alors être éloigné de la plaque tubulaire située du côté de la boite à feu et la réalisation de ce raccord étant plus simple que l'exécu- tion de la culotte ci-dessus.
La jonction des prolongements et du tube unique de retour peut même s'effectuer à l'exté- rieur du tube à fumée ou au voisinage de son extrémité pro- che de la boite à fumée, l'élément surchauffeur comportant dans ce cas, à l'intérieur du tube à fumée, des tubes mul- tiples de retour, qui peuvent être de même diamètre ou de diamètre différent de celui des tubes multiples d'aller.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée.
La fig. I représente, en élévation, un élément surchauf- feur, de type connu, comportant quatre tubes d'aller et un tube de retour de diamètre plus considérable, cet élément surchauffeur étant connu sous le nom d'"élément 5 P4."
La fig.2 est une coupe par 2-2 de la fig. I.
La fig.3 représente, en élévation, l'extrémité dirigée vers la boite à feu de l'élément surchauffeur, conforme à la présente invention.
La fig.4 est une coupe par 4-4 de la fig. 3
La fig.5 est une coupe par 5-5 de la fig. 3. @
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La fig. 6 représente, à plus grande échelle, en élévation la jonction par soudure des tubes multiples d'aller avec le tube unique de retour.
La fig. 7 est une coupe 7-7 de la fig.6
La fig. 8 représente, en élévation, une variante de l'élément surchauffeur conforme à l'invention, dans laquelle la jonction des tubes multiples d'aller avec le tube unique de retour s'effectue au voisinage de la plaque tubulaire, du côté de la botte à fumée.
La fig. 9 est une vue en plan de l'élément surchauffeur représenté fig. 8.
La fig.IO est une coupe par 10-10 de la fig.9 montrant les tubes multiples de retour mmnis d'ailettes, aussi bien que les tubes multiples d'aller.
La fig.II représente, en coupe, une variante de réalisa- tion de la fig.IO dans laquelle la position des tubes multi- ples de retour est décalée par rapport à la position des tubes multiples d'aller.
On a représenté sur les figures I et 2 un élément sur- chauffeur de type conn, logé dans le tube à fumée a d'une chaudière de locomotive par exemple, lequel tube a est compris entre la plaque tubulaire b du côté de la boîte à feu et la plaque tubulaire c du côté de la boite à fumée.
Cet élément surchauffeur connu comporte un tube d'arri- vée de vapeur d venant du collecteur de vapeur, et qui se scinde en quatre tubes e1 e2 e3 e4, répartis à l'intérieur du tube à fumée comme on le voit sur la figure 2, et raccor- dés au moyen de la culotte f, dirigée vers la boite à feu, avec un tube central unique de retour ± , de plus grand diamètre, qui se trouve prolongé par le tube coudé h
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aboutissant au collecteur de vapeur surchauffée. On a déjà propose.dans cet élément surchauffeur connu sous le nom de "5 P4" de munir les tubes d'aller e1 e2 e3 e4 d'ailettes i qui ont pour effet d'encager le tube de retour , comme on le voit fig.2, pour le protéger contre le rayonnement né- gatif du tube à fumée, tout en absorbant elles-mêmes de la chaleur.
Dans le mode de réalisation qui fait l'objet de la présente invention, et qui est représenté sur les figures à 7, on s'est proposé de supprimer la culotte f qui raccor de les quatre tubes d'aller avec le tube unique de retour et dont la fabrication est coûteuse.
Conformément à la présente invention, l'extrémité des tubes d'aller qui peuvent être au nombre de 4, comme on le voit figure 4, est cintrée, ou coudée, du côté de la boîte à feu b, et donne naissance à une branche de retour k pour chacun de ces quatre tubes. Les branches k viennent se raccorder à l'extrémité évasée il du tube central unique de retour m sur laquelle elles sont fixées comme on le voit fig. 6 et 7.
Pour réaliser cette jonction, le tube de retour cen- tral m est d'abord évasé, comme'on le voit fig.6, en 1, de façon à présenter un orifice carré. Les quatre tubes k sont alors par exemple soudés suivant le contour carré A B sur l'orifice carré 1.
L'avantage de cette jonction tient à ce qu'elle est d'une fabrication aisée et que les prolongements de retour k des tubes multiples de l'élément surchauffeur pouvant être de longueur quelconque, il est possible de disposer la boîte de fonction 1 à une distance suffisante de la plaque
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tubulaire b pour qu'aucune détérioration par les gaz chauds ne puisse intervenir;
Comme dans les éléments surchauffeurs à tubes multi- ples d'aller de modèle connu, on peut munir les tubes mul- tiples d'aller d'ailettes i comme on le voit fig.5, qui ont pour effet de capter de la chaleur et d'encager le tube de retour central 1 pour le soustraire au rayonnement néga- tif du tube à fumée a
Pour éviter que les escarbilles entraînées par les gaz et les fumées ne viennent se rassembler dans le cornet formé par le faisceau des quatre prolongements de tubes k raccordés à la boite de jonction 1, on prévoit la disposi- tion, en avant de la boîte de jonction 1 , d'une tôle de protection ± , dont la forme de chapeau conique est repré- sentée fig. 6 et 7, et qui vient s'encastrer entre les quatre tubes k pour rejeter vers la périphérie du tube les escar- billes arrivant dans l'axe du tube à fumée.
La possibilité offerte par l'invention d'effectuer en tout point voulu la jonction entre les tubes multiples d'aller et le tube unique de retour peut conduire à effec- tuer cette jonction presque à la sortie du tube à fumée, à hauteur de la plaque tubulaire c située du côté de la boite à fumée.Cette disposition est représentée sur les figures 8 à 11. Dans ce cas, comme on le voit fig.10, l'élément surchauffeur comporte quatre tubes d'aller e ,munis éven- tuellement de leurs ailettes 1 , et quatre tubes de retour k qui peuvent être de diamètre égal ou plus réduit que le diamètre des tubes e , et éventuellement munis d'ailettes p disposées comme on le voit sur la.fig.ll.
Il peut être avantageux de décaler l'ensemble des bes de retour k par rapport à l'ensemble des tubes d'aller e
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de façon à réaliser la disposition représentée sur la fig.II qui permet de loger, de façon plus commode, les quatre tubes de retour k à l'intérieur du carré aux som- mets duquel sont situés les tubes d'aller e. Là encore, les tubes de retour k, munis ou démunis d'ailettes , peuvent être de diamètre plus réduit que le diamètre des tubes d'aller e.
Pour obvier aux différences de dilatation entre le tube unique de retour et les tubes multiples d'aller , il est connu, oomme on le voit sur la fig. I de prévoir des coudes, ou lyres de dilatation r sur les tubes d'aller e avant leur entrée dans le tube à fumée. Cette disposition peut être conservée dans le cas de l'élément surchauffeur objet de l'invention, cornue on le voit sur les fig. 8 et 9 On peut même prévoir une disposition telle que la jonxtion 1 s'effectue dans la boîte à fumée, après la plaque tubu- laire c, et que les tubes de retour k, avant d'être rac- cordés à la boîte 1. présentent des lyres de dilatation analogues aux lyres de dilatation disposées sur les tubes d'aller e.
Les ailettes prévues sur les tubes de retour k peu- vent être disposées suivant une circonférence comme on le voit sur la fig. IO ou peuvent être disposées radiale- ment, c'est-à-dire suivant un plan diamétral du tube à fumée. Les ailettes peuvent être disposées, tant à l'al- ler qu'au retour, sur la totalité ou une partie seulement de la longueur du tube.
Le calcul montre que l'obstruction au passage des fumées causée par les tubes mumtiples de retour k confor- mes à la présente invention, et par la jonction 1 est
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inférieure à la section de la culotte f des éléments surchauffeurs de modèle connu 5 P4, tel que représenté fig. I. Il en résulte que l'élément surchauffeur objet de l'invention, permet un tirage meilleur dans le tube à fu- mée, et, par suite, améliore le rendement de l'élément surchauffeur.
En définitive, les avantages que présente l'élément surchauffeur, objet de la présente invention, résident dans la simplification de la construction qui évite le(forgeage d'une calotte raccordant quatre tubes d'aller à un tube de retour ; dansla plus grande superfi- cie de surchauffe puisque, sur une longueur plus ou moins grande, l'élément surchauffeur comporte des tubes multi- ples de retour k, ce qui permet de réduire la longueur des tubes de l'élément pour un même résultat et de les disposer éventuellement dans des gaz moins chauds en les éloignant de la boîte à feu, et d'assurer ainsi une meil- leure conservation de l'élément surchauffeur.
En outre, la compensation des différences'de dilata- tion peut s'effectuer plus facilement par l'aménagement éventuel de lyres de dilatation sur les tubes de retour, mais il est à noter que les différences de dilatation entre le tube de retour et les tubes d'aller sont moins grandes dans le cas de la présente invention que dans le cas de l'élément 5 P4, puisque le tube de retour unique ne s'étend que sur une longueur moindre du tube à fumée, et qu'une portion plus ou moins grande du retour de l'é- lement surchauffeur est constituée par des tubes de petite section donc plus flexibles. Les mêmes raisons peuvent conduire en outre à une diminution de poids de l'élément surchauffeur pour un même rendement.
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Les ailettes i prévues sur les tubes d'aller, ainsi que les ailettes 2. qui peuvent être disposées sur les tu- bes de retour, peuvent être ondulées dans le sens longitu- dinal, de manière à assurer des pulsations dans le cou- rant des gaz et des fumées circulant dans le tube à fumée a extérieurement aux tubes.
Enfin, pour protéger les parties cintrées des tubes e qui reviennent en k, comme on le voit fig.3, on peut di poser, sur les cintres des tubes, des calottes de protec- tions , de façon à renforcer ces cintres contre l'action des gaz chauds, et contre les érosions dues aux escarbil- les.
Il va de soi que des modifications pourraient être apportées à la réalisation de cette invention sans pour cela sortir de son cadre. En particulier, le nombre des tubes d'aller peut être quelconque et différent de quatre.
REVENDICATIONS 1 ) Elément surchauffeur à branches multiples d'aller, et éventuellement de retour, spécialement destiné à être legé dans le tube à fumée d'une chaudière, et plus particuliè- rement de locomotive, ledit! élément comportant plusieurs tubes d'aller simplement cintrés du côté de la boîte à fe et se continuant par des prolongements de retour qui sont assemblés, en tout point convenable, avec un tube de re- tour.
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