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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX CHAUDIERES.
La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux chaudières, et plus particulièrement, aux chaudières bien connues-du-type "Field"o
Tout en reconnaissant à ce type de chaudières, les nombreuses qua-
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lités appréciées des ap4cialis-tea., on doit constater qu-9elles ont un rendement inférieur en raison notamment de la haute-température d8évacuat3.on des gaz.
L'un des buts de l9invention est d'améliorer la transmission calo- rifique sur les tubes Field, pour que les échanges se-fassent- an maximum sur
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ces éléments de la chenfiére, et que les gaz dirigés en fin de parcours dans l1e conduit daévacuation aient une'température-notablement abaissée par rapport aux températures de sortie habituellement ;admi.seso-- Ce- résultat est atteint notamment, par le fait que 1?on augmente
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considérablement la vitesse des gaz au- droit des surfaces d-léchange et par le fait qu'on prévoit des. organes dgsaaé..oration du rayonnement, portés à des tem- pératures relativement 'élevées.
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En dehors des avantages inhérents à 1?mgnentation du rendement et du taux de transmission, 19invention permet 19adaptatio'è-rapid-a des chaudières existantes â, ces conditions de fonctionnement-, sans aucune modification constmc- tive, s3.. ce nyest un démontage rapide et partiel, et la mise en plape dS/éléments complémentaires d'un prix de revient peu élevé.
Entre autres avantages complé- mentaires, Invention permet de diminuer dans une large mesure- les phénomènes
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de corrosion au plan. daeau, qui sont souvent à 1510rigine de la mise hors d'usage des chaudières Field,
On signalera encore que les dispositions préconisées par le deman- {leur permettent par contre de diminuer considérablement la- transmission calori- fique à travers la virole intérieure- de foyer-bien- connue, et par conséquente de diminuer les contra-intes de cette-partie de-la chaudière.
De ce fait, le corps- de chaudière présentera en exploitation une- tenue améliorée
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On verra également que des dispositions constructives particulières permettent de ménager le culot des tubes Fiels en évitant une transmission ca- lorifique trop élevée dans cette partie du tube, et, simultanément, d'assurer une combustion satisfaisante des gaz venant du foyef.
Les perfectionnements selon 1?invention consistent, en principe, à disposer, au voisinage des tubes Field,,- des éléments qui diminuent la section de passage des gaz autour desdits tubes, lesdits éléments provoquant une augmen- tation de la vitesse d'écoulement des gaz, clone des échanges par convection, et introduisant une transmission supplémentaire par rayonnement sur lesdits tubes,
Ces éléments peuvent être de toute forme, section, longueur, appro- priées, être pleins ou creux, et en toute matière convenable.
Suivant un mode de réalisation avantageux de 10invention, on disposé autour de la totalité ou de quelques une saclement, des tubes Field, des canaux annulaires de passage des gaz chauds,. coaxiaux auxdits tubes, des moyens étant prévus pour que la majeure ¯partie desdits gaz passe par ces canaux annulaires
Suivant une caractéristique de ce mode de réalisation de l'invention, les tubes Field sont entourés par des tubes coaxiaux de laminage.des gaz, ouverts à leurs deux extrémités, rendus solidaires les uns des autres., par l'intermédiai- re d'un plateau perpendiculaire à leur axe,, sur lequel ils sont fixés, des moyens étant prévus pour maintenir lesdits tubes à hauteur convenable par rapport aux tubes Fieldo
Selon une autre caractéristique,
les tubes de laminage des gaz au- tour des tubes Field sont fixés sur le plateau- d'assemblage par leur extrémité supérieure.
Selon une autre particularité, le plateau d'assemblage des tubes de laminage comporte un joint annulaire venant prendre appui sur la plaque tu- bulaire ou la virole intérieure du foyer, de manière à éviter un écoulement des gaz chauds le long de ladite virole.
Selon encore une autre particularité, les tubes de laminage peuvent être d'une hauteur telle,que les tubes Field puissent dépasser à leur extrémité inférieure ou au contraire être en position de retrait par rapport au bas des tubes -de laminage.
Suivant une variante du mode de réalisation précité, le plateau d'as- semblage des tubes de. laminage comporte au moins une virole, cylindrique par exemple, disposée de manière telle-.que les tubes Field et lesdits tubes de la- minage soient disposés tous à l'intérieur de ladite virole, ou bien à l'extérieur de celle-ci, ou bien encore, de part et d'autre.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, laquelle, faite en référence aux des- sins annexés, donnés à titre d'exemples- non limitatifs, fera- bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique, les particularités qui ressortent tant du texte que des dessins, faisant, bien entendu, partie de celle-ci.
La figure 1 est une coupe verticale schématique d'une chaudière Field conforme à l'invention;
La figure 2 est une coupe horizontale suivant II-II de la figure 1 ;
Les figures 3 et 4 sont des demi-vues correspondant aux figures 1 et 2 d'une première variante;.
Les figures 5 et 6 sont des demi-vues correspondant aux figures 1 et 2 d'une deuxième variantes-
La chaudière Field 1 représentée aux dessins annexés est une chau- dière de type normal., munie d'une virole intérieure 2 de foyer, de tubes Field 3, et d'un tube cheminée 40
Conformément à l'invention, les tubes Field 3 sont entourés de tubes 5 de laminage des gaz chauds, en acier inoxydable. Ces tubes 5 sont, par
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exemple, soudés sur un plateau 6, soutenu par une tige axiale 7 passant dans le tube cheminée 4.
Le plateau 6 peut comporter un joint 8 de forme annulaire cylindri- que maintenu applique contre la plaque tubulaire 2a de la virole 2 grâce à la traction exercée par la tige 7.
Les gaz chauds provenant du.foyer ne peuvent s9évacuer que par les espaces annulaires compris entre les. tubes Field 3 et les tubes 5. Plus la sec- tion de passage est petite, plus- la vitesse des gaz est grande, et plus la trans- mission calorifique est améliorée.
Parallèlement à Inaction de laminage, les tubes 5 rayonnent la cha- leur sur les parois, froides, assurant une meilleure- répartition de la transmis- sion calorifique puisqu'ils sont eux-mêmes portés à des températures relative- ment élevées. Le taux de transmission ainsi obtenu peut être plus élevé que dans la chaudière Field classique..
Du fait de ce qui précède, les gaz arrivent dans le tube cheminée 4 à des températures nettement plus. basses que celles obtenues avec les chan- dières Field classiques.
En conséquence, 1?invention permet l'augmentation du rendement et la diminution des corrosions au plan d'eau observées dans les chaudières nor- males.
On notera, en particulier, que les dispositions décrites permettent de diminuer considérablement la transmission calorifique à travers la virole 2 du foyer, ce qui conduit à un abaissement de la température de la tels- qui la constitue, donc à des contraintes moindres- et à une meilleure tenue d'un élément important de la chaudière.
La longueur des tubes 5 peut être variable, mais on a intérêt à fai- re dépasser les tubes Field vers leur'extrémité inférieure, afin de diminuer la transmission calorifique sur les culots, pour prolonger leur durée et afin d'amélicrer la tenue des tubes 5 en exploitation.
Comme- il est possible d'obtenir dans certains cas avec la chaudière Field., une très bonne combustion, le dispositif de l'invention, qui améliore le dépouillement, donnera à ce générateur un rendement élevée sans-lui enlever les qualités qu'on lui connaît. On conçoit cependant que si cette combustion était imparfaite à ce stade de leur écoulement., le-seul-contact turbulent des- gaz avec les parois chaudes des,tubes 5 suffirait à parfaire ladite combustion sans autre disposition accessoire.
Il ressort immédiatement du dessin des figures 1 et 2 que la mise en place du plateau 6 et des tubes 5 qui en sont solidaires peut être faite de manière extrêmement rapide et à peu de frais., ce qui souligne encore l'avantage de l'invention.
Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, on a supprimé le joint 8 des figures 1 et 2, et l'on a fixé,. par exemple par soudure, à la péri- phérie du plateau 6, une virole 9 d'une hauteur égale à celle des tubes 5 et entourant tous les-tubes Field à la fois. Cette disposition permet le passage des gaz chauds contre la virole 2 et subséquemment, la transmission calorifique à travers la lame d'eau, de la chaudière.
Dans le cas des figures 5 et 6, on a représenté un mode de réalisa- tion limité de 1?invention puisqu'on ne dispose pas autour des tubes Field de passages annulaires tels que ceux précédemment décrits9 la vitesse des- gaz au- tour des tubes Field n'est que sensiblement augmentée-,- mais- on obtient l'amélio- ration du taux de transmission calorifique grâce au rayonnement d'un- tube cen- tral 10 fermé à sa partie supérieure -et dune- seule viroler 11, par exemplerat- tachée audit tube par des pièces entretoises-12, ladite-virole séparant, par exemple, deux -rangées circulaires successives de- tubes Field.
On pourrait-é= videmment disposer de plusieurs viroles Il. Le- tube- 10 et la virole 11 sont soutenus par une tige 70
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Le taux de transmission calorifique amélioré est obtenu grâce au fait que l'ensemble des tube fermé 10 et virole 11 est porté à une température relativement élevée et assure une. transmission par rayonnemento D'autre part, le dispositif selon l'mvention évite le passage direct des gaz dans le tube- cheminée,augmentant ainsi la vitesse des gaz, et par conséquent, les échanges par convection.
Dans le cas des figures 1 et 3 et de toute autre solution analogue, l'augmentation de la vitesse des gaz conduit à un accroissement des pertes de charge qui devront être compensées- par- un tirage artificiel.
La disposition des figures 5 et 6 présente par contre l'avantage de ne pas augmenter sensiblement les pertes. de charge et de permettre le fonc- tionnement de la chaudière en tirage naturel
Il va de soi que l'on peut, sans sortir du cadre de la présente in- vention,apporter des modifications de- détail aux formes de réalisation décrites et représentées. En particulier., entre les- formes, extrêmes des-figures 1 et 5, on peut imaginer d'antres modes de réalisation conduisant à une augmentation de la vitesse des gaz autour des tubes Field.
Il suffit pour cela de placer., entre les tubes Field, des masses de forme quelconque conduisant à une diminu- tion de la section de passage- des gaza De même, on. pourrait prévoir tous autres moyens équivalents à ceux décrits et représentés, en vue d'augmenter simultané- ment la vitesse des gaz et l'action de rayonnement des éléments complémentaires prévus pour la réalisation de cette- augmentation de vitesse.