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PROCEDE DE CHAUFFAGE DE CANAUX DE CHAUFFE EN PARTICULIER DE TUBES A FLAMMES, EN UTILISANT DES CORPS INCORPORES.
L'invention a pour but un procédé de chauffage de canaux de chauffe,\) en particulier de tubes à flammes, 'en utilisant des corps incorporés. Ces corps incorporés servent de corps de rayonnement lorsqu'ils sont chauffés. L'invention a pour but un perfectionnement des dispositifs antérieurs, avant tout au point de vue de la transmission de chaleur,de la diminution des durées d'échauffement et des condensations indésirables et en outre une diminution du refroidissement des parois des tubes et canaux lors de 1-'arrêt du chauffage,\) et par conséquent des pertes pendant les arrêts.
Il est connu d'incorporer dans des tubes à flammes et canaux de chauffe de chaudières bouilleurs fours, etc. servant au chauffage au moyen de combustibles solides,, liquides et gazeux, des corps réfractaires, qui sont entourés et traversés par les gaz de flammes et sont chauffés et servent à l'état chaud de corps de rayonnement,, en partie également d'accu= mulateurs de chaleur. La surface des corps incorporés fortement chauffés par les gaz de flammes accélère la combustion des gaz et permet l'oxydation complète des gaz combustibles sans excès d'air.
Dans les construc- tions connuesles corps incorporés sont disposés soit sans méthodes en quantité trop faible ou trop grande, soit également avec méthode de manière à obtenir une transmission de chaleur maximum par rayonnement et plus faible par conduction et convection. Une transmission de chaleur par convection s'obtient principalement, dans les types de construction connus, en premier lieu dans des conduites à gaz de chauffage placées en queue.
L'échauffement des corps incorporés et la, transmission de chaleur uniquement par rayonnement produisent certes à l'état de régime un rendement calorifique élevé, mais ils ont pour conséquence de longues durées d'échauffement et des pertes de chaleur à l'arrêt. Dans ces dispositifs connus on est parti du fait exact en soi que par rayonnement de chaleur, des quantités de chaleur notablement plus élevées ne peuvent être transmises que par conduction et convection. Mais cela nécessite que les corps in-
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corporés soient chauffés aux températures nécessaires à l'obtention d'un rayonnement notable, ce qui suppose de nouveau l'existence des tempéra- tures élevées correspondantes.
La transmission de chaleur par conduction dépend, comme on le sait, de la vitesse des gaz, et augmente avec elle.
Dans le cas de corps incorporés disposés sans méthode, il se produit bien une turbulence des gaz de chauffage favorable en soi, mais il se produit de grandes résistances.,qui aboutissent à des pertes de tirage exagérément élevéeso En outre, dans le cas de petits corps se présente le danger du frittage des corps individuels et par conséquent la diminution et l'obstrua- tion de la section du gaz.
En outre, un rôle important est joué, dans le cas d'incorporations sans méthode, ou également dans le cas d'incorporatiôn avec méthode sans guidage approprié des gaz, par le comportement dit "en bordure" du courant de gaz Les principaux inconvénients du comportement en bordure sont les suivants : 1 - un faible rendement calorifique par - suite d'un trop grand refroidissement des filets de courants qui se déplacent le long des bords; 2 - la formation d'eau de condensation par suite du dépassement du point de rosée le long de la paroi froide.
Ce danger de formation d'eau de condensation est particulièrement grand quand on utilise des gaz de combustion ayant une haute teneur en vapeur d'eau, tels qu'ils se produisent lors de la combustion de nombreux gaz frais, comme par exemple le gaz de gazogène,le gaz de fours à coke, le gaz à l'eau, etc.,, également lors de l'emploi de charbons bruts de mine humides, et de la combustion de' combustibles secs au moyen d'un injecteur à vapeur ou d'air de combustion humide, ainsi que lors de la pulvérisation d'un combustible par un jet de vapeuro La formation d'eau de condensation devient particulièrement frappante et nuisible dans des tubes à flammes et canaux de chauffe dans le cas de conduites de gaz montan- tes ou descendantes dans des fours, chaudièresbouilleurs,, etc.
Il résul- te inévitablement de la formation d'eaux de condensation un important dan- ger de corrosiono
Suivant la présente invention, le courant de gaz de chauffa- ge est subdivisé en un courant principal et un courant secondaire, et le courant principal passe ensuite à travers une conduite à gaz de' chauffage principale médiane,, et le courant secondaire, par une conduite annulaire extérieure, puis ils sont à nouveau mélangés l'un à l'autre sur leur par- cours.
On obtient ce résultat du fait qu'on dispose les corps incorporés qui remplissent approximativement la totalité du canal de chauffage suivant sa longueur de manière à former un canal à gaz de chauffage principal médian et un canal de chauffage étroit., annulaire, et que des communi- cations sont prévues du centre vers l'extérieur et inversement. Le courant de gaz de chauffage est donc d'abord subdivisé une fois en deux courants de gaz,, un courant principal et un courant secondaire2 qui s'écou- lent tous deux l'un à côté de l'autre dans la même direction. Le courant principal traverse les corps incorporés ou leurs espaces creux de façon connueet ceux-ci;, à l'état échauffée cèdent leur chaleur aux surfaces de chauffe par rayonnement.
A côté de cela, le courant secondaire transmet sa chaleur aux surfaces de chauffe par convection,!} ce qui assure une transmission de chaleur plus rapide et permet des durées d'échauffement courtes. Les conditions de température dans de tels canaux de gaz sont en effet telles qu'un rôle important échoit encore effectivement à la transmission de chaleur par convection. L'action favorable du courant secondaire est favorisée par les remous apparaissant à l'entrée et par la turbulence qui s'en suit. Déjà pour de courtes longueur du canal annulaire, le courant secondaire se refroidit notablement.9 et il se forme rapidement de l'eau de condensation sur la surface de chauffe froide,, par exemple dans le cas d'alimentation d'eau fraîche d'une chaudière., de bouilleurs, etc.
Suivant 1-*invention, on évite ce phénomène en réintroduisant à nouveau le courant secondaire détourné dans le courant principal après de petits trajets, et on.ramène ensuite un nouveau courant secondaire plus chaud sur les surfaces de chauffe. Cette introduction du courant secondaire dans le courant principal et le retour d'un. nouveau courant secon-
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daire chaud vers les surfaces de chauffe peuvent s'effectuer de façon répétée suivant les conditions existantes. La chaleur contenue des gaz chauds est de cette manière utilisée au maximum et est transmise aux surfaces de chauffe.
Le tube à flammes ou le canal de chauffage peuvent par conséquent être maintenus très courts. Si, contrairement au procédé de guidage des gaz de flammes conformément à l'invention, on applique par exemple une disposition uniforme de corps de rayonnements identiques ou qu'on réalise une séparation complète de la.
surface de chauffe et du courant de gaz par des incorporations de briques de chamotte et par conséquent par suppression d'une transmission de chaleur par convection, et on ne ramène pas de façon répétée les gaz de flamme sur les surfaces de chauffe, le rendement spécifique des surfaces de chauffe-devient notablement plus faible, c'est-à-dire qu'un tube à flammes ou canal de chauffage doit être construit beaucoup plus longo Suivant la présente invention,\) la tempéra- ture du gaz lui-même, même en cas d'absorption de chaleur élevée, par exemple sur des surfaces de chauffe froides lors de l'échauffement;) demeure suffisamment élevée au-dessus du point de rosée, pour qu'il ne se produise pas d'eau de condensation.
On prévoit avantageusement des corps de guidage et de détournement spéciaux, qui favorisent le partage du courant de gaz de chauffage en un courant principal et- un courant secondaire, l'introduction du courant secondaire dans le courant principal et le détournement d'un nouveau courant secondaire.
Le dispositif est en outre avantageusement conçu de manière que les communications dans les corps incorporés soient construites sous forme de canaux d'étranglement. Par ces étranglements, on aboutit à ce queen cas d'arrêt du feu, la petite quantité d'air parcourant encore les canaux de gaz de chauffage par suite de l'action de la cheminée;) ne suit que le trajet du courant principal, tandis que l'air demeure immobile sur le trajet du courant secondaire: et on arrive ainsi à une diminution des pertes par refroidissement. En cas d'arrêt, donc suppression du feu, il n'apparaît, au lieu d'une grande quantité de gaz formant des courants principal et secondaire et un écoulement turbulent qu'un courant principal à faible débit d'air et à écoulement principalement lamellaire.
Le trajet du courant secondaire n'est par conséquent pas influencé. Dans des bouilleurs verticaux et des chaudières à tirage forcé, ceci signifie un perfectionnement particulier au point de vue du refroidissement très nuisible du contenu d'eau du coté des surfaces de chauffe. Ces appareils perdent comme on le sait des quantités importantes de chaleur à 1-'arrêt,, malgré l'application des meilleurs isolants extérieurs.
Suivant la présente invention, les surfaces de chauffe sont cependant toujours pratiquement isolées du courant d'air aspiré par l'action de la cheminée parce que dans ce cas l'air du courant secondaire emprisonné comme dans une espèce de chambre reste immobile et le courant principal seul traverse l'intérieur des corps de guidage sans venir au contact des surfaces de chauffe.
Sur le dessin,on représente l'invention suivant plusieurs exemples de constructions, comprenant une chaudière à tubes à flammes horizontale et une chaudière verticale, ainsi qu'une chaudière à eau chaude verticale.
La, figure 1 représente une coupe longitudinale à travers une chaudière à tubes à flammes horizontale.
Les figures 2 - 5 représentent des corps de guidage et de détournement pour cette chaudière et parmi elles,
La figure 2 représente un corps de guidage en coupe longitudinale suivant la ligne III-III de la figure 3;
La figure 3 représente le même corps de guidage en coupe;
La figure 4 est une coupe à travers le corps de détournement
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suivant la ligne V-V de la figure 5;
La figure 5 représente le corps de détournement en plan;
La figure 6 est une coupe longitudinale à travers la chaudière à tubes à flammes verticale.
Les figures 7-12 représentent des corps de guidage et de détournement de la chaudière à tubes à flammes verticale, les figures 7, 9 et 11 étant des vues en élévation latérale, et les figures 8. 10 et 12 des vues en plan.,
La figure 13 représente la chaudière à eau chaude en coupe longitudinale
La chaudière à tubes de flammes suivant la figure 1 consiste de façon connue en un tube à flamme 1 et un réservoir d'eau 2. Le tube à flamme est chauffé par les brûleurs à gaz 3., auxquels le gaz est alimenté par la conduite 40 Dans le tube à flammes sont incorporés des corps réfractaires., qui sont chauffés par les gaz des flammeso Ces corps incorporés consistent, suivant les figures 2-5 en corps de guidage et de détournement particuliers.
Les corps de guidage 5 ont une forme cylindrique, et consistent soit en un corps creux soit en plusieurs cylindres creux insérés les uns dans les autres, en laissant entre eux des espaces creux li- breso Le cylindre extérieur 6 laisse libre entre lui et la paroi du tu- be à flammes un canal de forme annulaire 7, qui est parcouru par un courant secondaire des gaz chauds,, tandis que le courant principal s'écoule par l'espace creux ou les espaces creux du corps de guidage 5.
Derrière le corps de guidage 5, on place un corps de détournement 8, qui consiste en un disque annulaire qui est fixé à la paroi du tube à flamme Les gaz chauds sortant du corps de guidage 5, provenant aussi bien du courant principal que du courant secondaires sont obligés de passer ensemble à travers l'ouverture 9 du disque annulaire 8, de sorte que le courant secon- daire se mélange au courant principale est remué et réchauffé. Les flèches des dessins indiquent ce trajet des gaz. Derrière ce corps de détournement 8 se trouve un second corps de guidage 10 construit de la même manière que le corps de guidage 5 Les gaz de chauffage sortant du corps de détournement 8 sont à nouveau séparés en deux courants secondaires par ce corps de guidage 10.
Le courant principal passe par les espaces creux 11 de ce corps de guidage 10, tandis que le courant secondaire s'écoule à travers le canal annulaire formé entre ,la paroi extérieure du corps de guidage 10 et la surface de chauffe 12. Derrière ce corps de guidage 10 est placé un autre disque annulaire 13, construit de la même manière que le disque annulaire 8, et qui produit comme ce disque annulaire.\) le détournement et le mélange des gaz chauds.
Derrière ce disque annulaire 13, on peut placer un autre corps de guidage 14, construit de la même manière que les corps de gui- dage précédents 6 et 10. A ce corps de guidage 14, peut s'adjoindre un autre corps de détournement 15 et ainsi de suite suivant les cas., comme l'exigent les conditions existant dans chaque cas particulier pour obte- ni!' le mode d'action le plus favorableo La distance nécessaire entre les corps de guidage et les corps de détournement est réglée par les becs d'écartement 16, qui se'placent des deux cotés des corps de détournement 8, ou 13 ou 15.
La construction de la chaudière à tubes de flammes vertica- le suivant la figure 6 est essentiellement la même que celle de la chau- dière à tube de flammes horizontale qui vient dtre décrite. La chaudière comprend le tube à flammes 17 et le réservoir d'eau 18. Dans le tube à flammes 17 sont incorporés les corps réfractaires chauffés par les gaz des flammeset comme dans l'exemple de construction précédent, un
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un corps de guidage 19 alterne chaque fois avec un corps de détournement 20, et ils produisent dans ce cas une action analogue à la précédente.
A l'extrémité inférieure de la chaudière, c'est-à-dire à l'entrée des gaz de flammes, se trouve un corps obturateur particulier 21 suivi de deux ' corps de guidage 19. Suivent ensuite,, alternativement l'un après 1-'autre., chaque fois un corps de détournement 20 et un corps de guidage 19. Les corps de guidage 19 effectuent la, séparation des gaz de chauffage en un courant principal qui traverse les espaces creux des corps de guidage 19, et un courant secondaire,\) qui s'écoule le long du canal annulaire 22 existant entre le manteau extérieur du corps de guidage 19 et la surface de chauffe.
Ce courant secondaire est chaque fois détourné vers le centre par les corps de détournement 20 et ramené dans le courant principale y est mélangé et échauffé, puis le corps de guidage suivant 19 sépare à nouveau le courant de gaz de chauffage en un-courant principal et un courant secondaire. Les flèches représentées sur la figure 6 représentent ce trajet du courant de gaz de chauffage. Les corps de guidage 19 consistent dans ce cas en un cylindre creux, muni,à sa périphérie extérieure de nervures longitudinales 23, qui maintiennent entre les corps de guidage 19 et la surface de chauffe un écart formant le canal annulaire 22 pour le courant secondaire.
Les corps de détournement 20 sont des disques annulaires munis de nervures transversales 24, qui favorisent le tourbillonnement et le mélange du courant principal au courant secondaireo Le diamètre du manteau extérieur du corps de guidage 19 est plus petit,que le diamètre de la anneau intérieur des corps de détournement 20, de manière que le courant secondaire puisse passer du canal annulaire dans les corps de détournement et que de celui-ci, un nouveau courant secondaire puisse à nouveau passer dans le canal annulaire suivante Le corps obturateur 21 qui supporte les. autres corps de guidage et de détournement,\) est soutenu par un support 26 qui pénètre dans une rainure annulaire 25.
La chaudière à eau chaude verticale suivant la figure 13 consiste en un réservoir à eau 26, dans lequel pénètrent deux canaux ou tubes de chauffage 27 et 28, qui sont munis à l'intérieur de corps de guidage et de corps de détournement$ de la même manière que celle déjà décrite précédemment pour la construction des chaudières à tubes de flammes.
Le mode diction et le guidage des gaz de chauffage à travers ces corps de guidage et de détournement est le même que dans les chaudières à tubes à flammes Les tubes de chauffage 27 et,-28 peuvent être chauffés au moyen de gaz comprimé ou d'huile, introduits au brûleur 29 par la conduite 30.
Les gaz de chauffage sortent du brûleur par le canal 31 et parviennent de ce canal dans les tubes de chauffage 27 et 28, munis des corps de guidage et de détournemento
Le partage des gaz de chauffage en un courant principal et un courant secondaire au moyen des corps de guidage .et de détournement ' suivant la, présente invention a pour effet que le courant principal chauffe les corps incorporés pendant le fonctionnement de la chaudière,\) et que ceux--ci cèdent alors leur chaleur aux surfaces de chauffe par rayonnement.
Le courant secondaire s'écoule au contraire à l'intérieur du canal annulaire le long des surfaces de chauffe.\) et cède sa chaleur par convection.
Le courant secondaire se refroidissant ainsi plus rapidement que le cou- rant principal, on le réunit et le mélange à nouveau à ce dernier, et ainsi on l'échauffe de manière que la température du courant secondaire ne puisse pas descendre en dessous du point de rosée et qu'il ne puisse donc non plus se former d'eau de condensation. Pendant 1-'échauffement,, le courant secondaire produit une transmission immédiate de. chaleur par convection le long des surfaces de chauffes de sorte que la durée d'échauffement est raccourcie.
En cas d'arrêt de la chaudière, il ne se produit dans le canal annulaire aucun déplacement notable de gaz ou d'airs tandis que l'écoulement à l'intérieur des corps incorporés n'est que très faible.: De cette manières le refroidissement du contenu de la chaudière est :ralenti de façon extraordinaire.
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Les corps réfractaires incorporés ne sont construits qu'en parois aussi minces que possibles pour diminuer la masse à chauffer. Ceci offre l'avantage que les corps cèdent plus rapidement leur chaleur aux surfaces de chauffe; en outre, la durée 'de l'échauffement est raccourcie.
De même, les pertes de chaleur en cas d'arrt de la chaudière sont plus faiblesparce que la chaleur résiduelle demeurant dans les corps incorporés est moindreo On obtient un résultat dans le même sens en utilisant des corps en matières légères résistant aux hautes températures9comme par exemple des terres contenant de la magnésie, ou bien des corps dans lesquels on produit une porosité par le procédé de fabrication, comme par exemple les chamottes légères ou les chamottes mousses On fabrique par exemple des chamottes légères en mélangeant à la masse de chamotte des matières combustibles, comme de la sciure de bois ou du coke fine Ces constituants s'échappent en brûlant au cours de la cuisson et laisser à leur place des espaces creux.
On obtient des chamottes mousses en ajoutant des matières formant des mousses.à la masse de chamotte.
Par suite de la formation de fins espaces creux dans la mousses la chamotte mousse acquiert une masse plus faible Pour obtenir en outre pour des épaisseurs de parois minces, éventuellement en combinaison avec des chamottes légères ou mousses une résistance suffisante, et rendre les corps incorporés résistants aux températures les plus élevées, on y mélange avantageusement des terres rares, comme par exemple de l'oxyde de thorium ou de cérium.
Le but de l'invention ne se limite d'ailleurs pas aux exem- ples de construction décrits et représentés. Dans le cadre de l'invention, de nombreuses autres modifications sont possibles.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de chauffage de canaux de chauffe en particulier de tubes à flammes, en utilisant des corps incorprés, caractérisé en ce qu'on divise le courant de gaz de chauffage en un courant principal et un courant secondaire,, de manière que, en premier lieu, le courant principal traverse une conduite de gaz de chauffage principale médiane et que le courant secondaire passe à travers une conduite extérieure annulaire, et que les deux courants soient à nouveau mélangés l'un avec 3' autre au cours de leur trajectoire.
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METHOD OF HEATING HEATING CHANNELS, IN PARTICULAR FLAME TUBES, USING INCORPORATED BODIES.
The object of the invention is a method of heating heating channels, \) in particular flame tubes, using built-in bodies. These embedded bodies serve as radiant bodies when heated. The object of the invention is to improve the prior devices, above all from the point of view of heat transmission, the reduction of heating times and undesirable condensations and, moreover, a reduction in the cooling of the walls of the tubes and channels during heating, \) and consequently losses during shutdowns.
It is known to incorporate into flame tubes and heating channels of boilers, ovens, etc. used for heating by means of solid, liquid and gaseous fuels, refractory bodies, which are surrounded and traversed by flaming gases and are heated and serve in the hot state as radiation bodies, partly also as batteries = heat mulators. The surface of the incorporated bodies strongly heated by the flame gases accelerates the combustion of the gases and allows the complete oxidation of the combustible gases without excess air.
In the known constructions, the incorporated bodies are arranged either without methods in too small or too large a quantity, or also with method so as to obtain maximum heat transmission by radiation and lower by conduction and convection. Heat transfer by convection is obtained mainly in known types of construction primarily in heating gas pipes placed in the tail.
The heating of the incorporated bodies and the transmission of heat only by radiation certainly produce a high calorific efficiency in the operating state, but they result in long heating times and heat losses when stationary. In these known devices, it is assumed that by heat radiation, significantly higher amounts of heat can only be transmitted by conduction and convection. But this requires that the bodies in-
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bodies are heated to the temperatures necessary to obtain significant radiation, which again presupposes the existence of the corresponding high temperatures.
The transmission of heat by conduction depends, as we know, on the speed of the gases, and increases with it.
In the case of incorporated bodies arranged without a method, there is indeed a turbulence of the heating gases which is favorable in itself, but there are large resistances, which lead to excessively high draft losses o In addition, in the case of small There is the danger of sintering the individual bodies and consequently the reduction and obstruction of the gas section.
In addition, an important role is played, in the case of incorporations without method, or also in the case of incorporatiôn with method without appropriate guidance of the gases, by the behavior known as "on the edge" of the gas stream. behavior at the edge are as follows: 1 - low heat output due to - too much cooling of the streams that move along the edges; 2 - the formation of condensation water as a result of exceeding the dew point along the cold wall.
This danger of the formation of condensation water is particularly great when using combustion gases with a high water vapor content, such as occurs during the combustion of many fresh gases, such as, for example, combustion gas. gasifier, coke oven gas, water gas, etc., also when using wet coals, and when burning dry fuels by means of a steam injector or humid combustion air, as well as when atomizing fuel with a steam jet o The formation of condensation water becomes particularly noticeable and harmful in flame tubes and heating channels in the case of gas pipes rising or falling in furnaces, boilers, boilers, etc.
The formation of condensation water inevitably results in a significant risk of corrosion.
In accordance with the present invention, the heater gas stream is subdivided into a main stream and a secondary stream, and the main stream then passes through a middle main heater gas line, and the secondary stream, through a main stream. outer annular pipe, then they are again mixed with each other on their path.
This is achieved by arranging the built-in bodies which fill approximately the whole of the heating channel along its length so as to form a middle main heating gas channel and a narrow, annular heating channel, and communications are planned from the center to the outside and vice versa. The heating gas stream is therefore first subdivided once into two gas streams, a main stream and a secondary stream2 which both flow side by side in the same direction. The main current passes through the built-in bodies or their hollow spaces in a known manner and the latter, in the heated state, give up their heat to the heating surfaces by radiation.
Besides this, the secondary current transmits its heat to the heating surfaces by convection,!} Which ensures a faster heat transfer and allows short heating times. The temperature conditions in such gas channels are in fact such that an important role still actually falls to the transmission of heat by convection. The favorable action of the secondary current is favored by the eddies appearing at the entrance and by the turbulence which follows. Already for short lengths of the annular channel, the secondary stream cools down noticeably. 9 and condensation water quickly forms on the cold heating surface, for example in the case of fresh water supply from a boiler., boilers, etc.
According to the invention, this phenomenon is avoided by reintroducing the diverted secondary current back into the main current after small paths, and then a new hotter secondary current is brought to the heating surfaces. This introduction of the secondary current into the main current and the return of a. new secondary current
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Heating to the heating surfaces can be done repeatedly depending on the existing conditions. The heat contained in the hot gases is thus used to the maximum and is transmitted to the heating surfaces.
The flame tube or the heating channel can therefore be kept very short. If, unlike the method for guiding the flame gases according to the invention, for example a uniform arrangement of identical radiation bodies is applied or a complete separation of the.
heating surface and gas stream by incorporating chamotte bricks and consequently by eliminating heat transmission by convection, and the flame gases are not repeatedly brought back to the heating surfaces, the specific efficiency heating surfaces becomes significantly smaller, i.e. a flame tube or heating channel must be constructed much longer. According to the present invention, \) the temperature of the gas itself, even with high heat absorption, for example on cold heating surfaces during heating;) remains high enough above the dew point so that no condensation water occurs.
Advantageously, special guide and deflection bodies are provided, which promote the partition of the heating gas stream into a main stream and a secondary stream, the introduction of the secondary stream into the main stream and the diversion of a new stream. secondary.
The device is further advantageously designed so that communications in the built-in bodies are constructed in the form of throttling channels. By these constrictions, we end up with this queen case of stopping the fire, the small amount of air still flowing through the heating gas channels as a result of the action of the chimney;) follows only the path of the main current, while the air remains motionless in the path of the secondary current: and this results in a reduction in losses by cooling. In the event of a shutdown, therefore suppression of the fire, instead of a large quantity of gas forming main and secondary currents and a turbulent flow, only a main current with low air flow and mainly flow appears. lamellar.
The path of the secondary current is therefore not influenced. In vertical boilers and forced draft boilers, this means a particular improvement from the point of view of very harmful cooling of the water content on the side of the heating surfaces. As is known, these devices lose significant amounts of heat on shutdown despite the application of the best exterior insulators.
According to the present invention, however, the heating surfaces are still practically isolated from the air current sucked in by the action of the chimney because in this case the air from the secondary current trapped as in a sort of chamber remains motionless and the current main only passes through the interior of the guide body without coming into contact with the heating surfaces.
In the drawing, the invention is shown according to several exemplary constructions, comprising a horizontal flame tube boiler and a vertical boiler, as well as a vertical hot water boiler.
Fig. 1 shows a longitudinal section through a horizontal flame tube boiler.
Figures 2 - 5 show guiding and diverting bodies for this boiler and among them,
FIG. 2 represents a guide body in longitudinal section along the line III-III of FIG. 3;
FIG. 3 shows the same guide body in section;
Figure 4 is a section through the diversion body
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along line V-V of Figure 5;
Figure 5 shows the diversion body in plan;
Figure 6 is a longitudinal section through the vertical flame tube boiler.
Figures 7-12 show guide and deflection bodies of the vertical flame tube boiler, Figures 7, 9 and 11 being side elevational views, and Figures 8, 10 and 12 plan views.
Figure 13 shows the hot water boiler in longitudinal section
The flame tube boiler according to Figure 1 consists in a known manner of a flame tube 1 and a water tank 2. The flame tube is heated by the gas burners 3., to which the gas is fed through the pipe. 40 In the flame tube are incorporated refractory bodies, which are heated by the gases of the flames. These incorporated bodies consist, according to Figures 2-5 in particular guide and deflection bodies.
The guide bodies 5 have a cylindrical shape, and consist either of a hollow body or of several hollow cylinders inserted into one another, leaving free hollow spaces between them. The outer cylinder 6 leaves free between itself and the wall of the flame tube an annular channel 7, which is traversed by a secondary stream of hot gases, while the main stream flows through the hollow space or the hollow spaces of the guide body 5.
Behind the guide body 5, a diverting body 8 is placed, which consists of an annular disc which is fixed to the wall of the flame tube. The hot gases leaving the guide body 5, coming from both the main stream and the stream The secondary streams are forced to pass together through the opening 9 of the annular disc 8, so that the secondary stream mixes with the main stream is stirred and reheated. The arrows in the drawings indicate this path of the gases. Behind this deflection body 8 is a second guide body 10 constructed in the same way as the guide body 5. The heating gases leaving the deflection body 8 are again separated into two side streams by this guide body 10.
The main stream passes through the hollow spaces 11 of this guide body 10, while the secondary stream flows through the annular channel formed between the outer wall of the guide body 10 and the heating surface 12. Behind this body guide 10 is placed another annular disc 13, constructed in the same way as the annular disc 8, and which produces like this annular disc. \) the diversion and mixing of the hot gases.
Behind this annular disc 13, it is possible to place another guide body 14, constructed in the same way as the previous guide bodies 6 and 10. To this guide body 14 can be added another deflection body 15. and so on as the case may be, as required by the conditions existing in each particular case to obtain! the most favorable mode of action The necessary distance between the guide bodies and the deflection bodies is regulated by the spacer jaws 16, which move on both sides of the deflection bodies 8, or 13 or 15.
The construction of the vertical flame tube boiler according to Figure 6 is essentially the same as that of the horizontal flame tube boiler which has just been described. The boiler comprises the flame tube 17 and the water tank 18. In the flame tube 17 are incorporated the refractory bodies heated by the gases of the flames and as in the previous construction example, a
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a guide body 19 alternates each time with a deflection body 20, and in this case they produce an action similar to the previous one.
At the lower end of the boiler, that is to say at the inlet of the flame gases, there is a particular shutter body 21 followed by two guide bodies 19. Then follow, alternately one after 1-'other., Each time a diverting body 20 and a guide body 19. The guide bodies 19 effect the separation of the heating gases into a main stream which passes through the hollow spaces of the guide bodies 19, and a secondary current, \) which flows along the annular channel 22 existing between the outer mantle of the guide body 19 and the heating surface.
This secondary stream is each time diverted to the center by the diverting bodies 20 and brought back into the main stream is mixed and heated there, then the next guide body 19 again separates the heating gas stream into a main stream and a secondary current. The arrows shown in Figure 6 represent this path of the heater gas stream. The guide bodies 19 consist in this case of a hollow cylinder, provided at its outer periphery with longitudinal ribs 23 which maintain between the guide bodies 19 and the heating surface a gap forming the annular channel 22 for the secondary current.
The diversion bodies 20 are annular discs provided with transverse ribs 24, which promote the swirling and mixing of the main stream with the secondary stream The diameter of the outer mantle of the guide body 19 is smaller than the diameter of the inner ring of the diverting body 20, so that the secondary current can pass from the annular channel into the diverting bodies and that therefrom a new secondary current can again pass into the next annular channel. The shutter body 21 which supports them. other guide and deflection body, \) is supported by a support 26 which penetrates into an annular groove 25.
The vertical hot water boiler according to figure 13 consists of a water tank 26, into which enter two heating channels or tubes 27 and 28, which are provided inside with guide bodies and diverting bodies $ of the same way as that already described above for the construction of flame tube boilers.
The manner of speaking and guiding the heating gases through these guide and deflection bodies is the same as in flame tube boilers. The heating tubes 27 and, -28 can be heated by means of compressed gas or of oil, introduced into the burner 29 through line 30.
The heating gases leave the burner through channel 31 and arrive from this channel into heating tubes 27 and 28, provided with guide and deflection bodies.
The partition of the heating gases into a main stream and a secondary stream by means of the guide and diverting bodies according to the present invention has the effect that the main stream heats the built-in bodies during operation of the boiler. and that these then give up their heat to the heating surfaces by radiation.
The secondary current, on the contrary, flows inside the annular channel along the heating surfaces. \) And gives up its heat by convection.
As the secondary stream thus cools more rapidly than the main stream, it is brought together and mixed again with the latter, and thus heated so that the temperature of the secondary stream cannot drop below the set point. dew and therefore no condensation water can form either. During the warm-up, the secondary current produces an immediate transmission of. convection heat along the heating surfaces so that the heating time is shortened.
If the boiler stops, there is no noticeable movement of gas or air in the annular channel, while the flow inside the built-in bodies is only very low: In this way the cooling of the contents of the boiler is: slowed down extraordinarily.
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The incorporated refractory bodies are only constructed with walls as thin as possible to reduce the mass to be heated. This offers the advantage that the bodies give up their heat more quickly to the heating surfaces; furthermore, the duration of the warm-up is shortened.
Likewise, the heat losses in the event of a boiler shutdown are lower because the residual heat remaining in the incorporated bodies is less o A result in the same direction is obtained by using bodies made of light materials resistant to high temperatures9, for example earths containing magnesia, or bodies in which a porosity is produced by the manufacturing process, such as for example light chamottes or foamed chamottes. For example, light chamottes are made by mixing the mass of chamotte with combustible materials , such as sawdust or fine coke These constituents escape by burning during cooking and leave hollow spaces in their place.
Foamed chamottes are obtained by adding foam-forming materials to the chamotte mass.
As a result of the formation of fine hollow spaces in the foam, the foam chamotte acquires a lower mass To further obtain for thin wall thicknesses, possibly in combination with light chamottes or foams, sufficient strength, and to make the incorporated bodies resistant at the highest temperatures, rare earths are advantageously mixed therein, such as, for example, thorium or cerium oxide.
The aim of the invention is moreover not limited to the construction examples described and shown. Within the framework of the invention, numerous other modifications are possible.
CLAIMS
1.- A method of heating heating channels, in particular flame tubes, using incorporated bodies, characterized in that the heating gas stream is divided into a main stream and a secondary stream, so that, first, the main stream passes through a middle main heating gas line and the secondary stream passes through an annular outer pipe, and the two streams are again mixed with each other during their path .