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CHAUDIERE A VAPEUR AVEC SURCHAUFFEUR DE VAPEUR SUSPENDU A SERPENTINS.
L'invention concerne une chaudière à vapeur comportant un échan- geur thermique suspendu dans le courant ascendant des gaz, particulièrement un surchauffeur de vapeur.
Il a été constaté qu'il est avantageux de disposer le surchauffeur de vapeur ou des parties de celui-ci à la sortie de la chambre de combustion et de l'éxécuter de telle manière que ses cloisons tubulaires verticales, cons- tituées par des faisceaux de serpentins dirigés parallèlement, soient suspendues dans le courant des gaz à une distance notable les unes des autres.
Les-cloisons sont disposées à une distance telle les unes des autres, qu'elles forment entre-elles de larges couloirs libres pour le passage des gaz de combustion et absorbent en conséquence de grandes quantités de chaleur par rayonnement des gaz et par rayonnement de la chambre de combustion.
Les cloisons n'entrent en contact qu'avec une petite partie des gaz de fumée et ne sont par conséquent que très peu recouvertes par des cendres ou des scories de ces gaz de.fumée.
Un autre but de l'invention est d'obtenir un chauffage maximum de la matière constitutive des tubes, grâce à l'uniformité du refroidissement des tubés superposés, L'invention vise encore à assurer par des moyens et des matières aus- si simples que possible une suspension sûre, une libre dilatation longitudinale et une vidange aisée des tubes.
A cet effet, suivant la présente invention , les faisceaux de tubes s'étendent dans chaque cloison d'abord sur toute la hauteur et ensuite sur tou- te la largeur de la cloison avant d'être coudés vers le haut pour former une nouvelle boucle. On obtient ainsi que chaque tube d'un faisceau ou d'une cloison ait approximativement la même longueur et possède par conséquent approximative- ment la même surface de chauffe en étant soumis sensiblement à la même zone de
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température du courant des gaz entrants. Chaque tube est donc soumis unifor- mément au rayonnement du foyer et des gaz de combustion.
D'importantes parties des tubes sont d'emblée suspendues de la façon habituel- le par leurs branches descendantes, sans autre moyen d'attache supplémentaire, aux collecteurs disposés de la façon usuelle à la partie supérieure.
Suivant l'invention, le faisceau de tubes est dirigé, après le coude ascendant, sur toute la hauteur de la cloison, les tubes étant alors coudés dans le même sens et dirigés ensuite à l'intérieur de la boucle en U formée au début.
L'absorption uniforme de chaleur particulière à un tube d'un faisceau est ain- si maintenue et les tubes ne doivent être suspendus qu'à leurs coudes supérieurs, ce qui ne demande que des dispositifs simples.et en petit nombre. Suivant l'in- 'vention, il suffit à cet effet de couder en dehors, transversalement aux serpen- tins, certains tubes des faisceaux pour former des tubes porteurs montants, et de suspendre ces derniers. Les serpentins sont alors fixés ou suspendus à ces tubes porteurs.
Comme les surchauffeurs de vapeur sont avantageusement placés dans la zone de haute température des gaz de combustion, il est nécessaire que lors de la mise en chauffage de la chaudière, donc avant que de la vapeur ne parvien- ne aux endroits de consommation, la matière de ces surchauffeurs soit protégée contre une trop haute température. A cet effet, on envoie à l'aide d'une pompe de l'eau en circuit dans les serpentins du surchauffeur et le cas échéant éga- lement dans les tubes de la charnière. Ce refroidissement à l'eau doit être in- terrompu dès le moment où la chaudière doit être raccordée au réseau de vapeur.
Il faut en même temps que l'eau se trouvant encore dans les serpentins du surchauf- feur soit évacuée rapidement par la pression de la vapeur, dans l'atmosphère ou dans un accumulateur d'eau. Suivant l'invention, les boucles du serpentin situées dans le courant de gaz de combustion sont, à cet effet, raccordées entre elles du côté vapeur à l'endroit de leurs coudes inférieurs. La vapeur se formant dans la chaudière lors du raccordement du surchauffeur de vapeur à un endroit de moin- dre pression, refoule alors l'eau hors des poches à eau communes des serpentins, de sorte que la vidange de tous les serpentins se fait simultanément et qu'aucun de ces derniers ne reste rempli d'eau alors que d'autres serpentins 'seraient dé- jà vidés. Un peu d'eau restante remplit alors les coudes inférieurs des tubes.
L'eau est d'abord rapidement vaporisée dans les serpentins se trouvant dans la chambre de combustion, n'influençant ainsi que très peu de temps la température de la vapéur sortant du surchauffeur. On atteint de cette manière très rapide- ment la condition de service idéale de la chaudière. On peut si on le désire, évacuer complètement l'eau du surchauffeur en raccordant une conduite particu- lière de vidange à une boucle inférieure des serpentins raccordés entre eux.
Pour le raccordement des serpentins entre-eux, on utilise avantageusement des petits tubes d'un moindre diamètre, soudés aux différents coudes.
Le dessin annexé montre à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention.
Fig. 1 montre une coupe verticale de la partie supérieure d'une chaudière à vapeur chauffée par rayonnement, dans un plan perpendiculaire au tambour supérieur de la chaudière.
Fig. 2 est une coupe verticale dans un plan parallèle au tambour supérieur.
Fig. 3 est une coupe verticale d'un surchauffeur de vapeur à ser- pentins.
Fig. 4 est une coupe verticale par la ligne a-b de la Fig. 3.
. Fig. 5 est une coupe verticale de la Fig. 4.
Dans cette chaudière, des tubes descendants 25 conduisent l'eau du tambour de vapeur et d'eau 1 vers les tubes montants 2.qui garnissent les quatre parois de la chambre de combustion 4. Au-delà du collecteur 3, les tu- bes montants sont prolongés jusqu'au ciel de la chaudière, coudés alors hori-
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zontalement et raccordés au tambour supérieur. A la chambre de combustion 4 se raccorde la chambre 5 dans laquelle sont suspendus les faisceaux de tubes formant les cloisons d'un surchauffeur de vapeur chauffé par rayonnement. Cha- que cloison est constituée par les serpentins 20 à 23 enroulés parallèlement les uns aux autres ou les uns dans les autres.
Les serpentins prennent nais- sance, le cas échéant avec enfourchements, dans le collecteur 16, sont d'abord dirigés verticalement vers le bas, coudés ensuite horizontalement ¯et leur bran- che horizontale s'étend approximativement sur toute la largeur du col de la cham- bre de combustion. Ils sont coudés plus loin vers le haut et forment ensuite un second U à l'intérieur du premier U, avant de déboucher dans le collecteur 29.
Dans le présent exemple, les serpentins forment huit cloisons réparties sur la largeur du courant des gaz de combustion montant de la chambre de combustion.
Chaque fois deux cloisons tubulaires 17 ou 18, ou 19 ou 28, sont ainsi montées en série dans le courant de vapeur et raccordées en conséquence entre-elles direc- tement par les parties de tubes s'étendant au-dessus du ciel de la chaudière. La vapeur venant du collecteur 16 et d'abord dirigée dans la cloison tubulaire 17 de gauche, est en conséquence conduite premièrement dans la cloison tubulaire 17 de droite, avant d'arriver dans le collecteur 29.
Le surchauffeur de vapeur est de cette manière constitué par relativement peu de filets tubulaires, cha- que filet traversant aussi bien la partie de gauche que la partie de droite du courant des gaz de combustion et étant ainsi chauffé très uniformément même si, par exemple en raison de l'arrêt d'un brûleur à charbon pulvérisé dans la chambre de combustion ou pour une autre cause, le courant de gaz de combustion n'a pas une chaleur uniforme dans toute sa section transversale.
Les gaz de combustion montant de la chambre de combustion rencontrent tout d'abord la partie horizontale du serpentin 20, ensuite celle du serpentin 21 et ainsi de suite. Ils chauffent ces parties pour ainsi dire uniformément, du fait qu'elles se trouvent très rapprochées les unes des autres. Après avoir ren- contré la première partie horizontale du serpentin 23, les gaz rencontrant aussi la deuxième partie du serpentin 23, ensuite une autre partie du serpentin 22 et ainsi de suite. Ils entrent ainsi en contact avec les serpentins dans un ordre in- verse, de sorte qu'une absorption plus grande de chaleur par le serpentin 20 re- lativement au serpentin 21 lors du premier contact avec les gaz, est compensée lors du deuxième contact, les serpentins étant situés en ordre inverse dans le courant des gaz de combustion.
Une partie 26 du serpentin 20, peut être coudée hors du faisceau en une boucle perpendiculaire à celui-ci, pour servir de support à la branche horizontale du serpentin, et il peut en être de même de la partie 27 du serpentin 23 pour la suspension de ce dernier. Les serpentins peuvent en ou- tre être suspendus au support 33 à l'aide de l'ancrage 24, pour autant qu'ils ne soient pas suspendus directement au collecteur 16 ou 29.
Le collecteur 16 reçoit la vapeur par les tubes 15 et 12 d'un sur- chauffeur de vapeur à contact 11 monté en aval du surchauffeur à rayonnement, dans le courant des gaz de combustion.
Dans la chambre 6 est monté le réchauffeur d'eau d'alimentation ou de vaporisation 30. Il est constitué par des tubes à branches horizontales sus- pendus à des tubes porteurs verticaux refroidis par la vapeur. Les extrémités des tubes du réchauffeur 30 vont au tambour 1 de la chaudière en longeant la partie inférieure du ciel 14 et servent de support au ciel de la chaudière.
Les gaz de combustion montant de la chambre de combustion lèchent les tubes du surchauffeur '- rayonnement, sont déviés en un courant horizontal et chauffent alors en un courant transversal le réchauffeur d'eau d'alimentation ou de vaporisation 30, avant d'être déviés vers le haut pour arriver par le car- neau 7 au réchauffeur d'air 8 et se rendre le cas échéant vers une installation de dépoussiérage et enfin vers le dispositif d'aspiration.
Les coudes des serpentins 20 à 23 se trouvant les uns dans les au- tres ou les uns sous les autres, communiquent librement entre eux par les rac- cords 31 de telle sorte que les coudes de différents serpentins sont pour ainsi dire raccordés entre eux en poches d'eau communes,
Lors de la vidange du surchauffeur de vapeur, l'eau contenue dans
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les différents tubes est évacuée pratiquement uniformément de tous les coudes des tubes, étant donné qu'elle coule toujours dans les coudes inférieurs de ceux des serpentins dans lesquels la vapeur pourra en premier lieu arriver à traverser l'eau.
Suivant la forme d'exécution de la Fig. 5, on utilise au lieu des raccords 31 verticaux et horizontaux, des raccords 31 disposés en quelques sor- te en diagonale, l'effet étant ainsi obtenu avec un nombre moindre de raccords et la montée de la vapeur formée dans les dits raccords s'en trouvant facili- tée.
Bien que la forme d'exécution de la présente invention décrite à titre d'exemple concerne un surchauffeur de vapeur à rayonnement, l'invention n'est pas limitée pour cela aux seuls surchauffeurs de vapeur à rayonnement.
Elle peut avec autant de succès être appliquée aux surchauffeurs de vapeur chauffés uniquement ou principalement par contact avec les gaz de fumée, ou aux échangeurs thermiques dans les tubes desquels circule, au lieu de vapeur, un autre agent de refroidissement, comme par exemple de l'air comprimé ou de l'eau, ou l'équivalent.
REVENDICATIONS.
1. Chaudière à vapeur avec surchauffeur de vapeur à rayonnement disposé dans le courant ascendant des gaz de combustion, en particulier à la sortie de la chambre de combustion, dont les serpentins refroidis intérieure- ment, dirigés en faisceaux parallèles, forment des cloisons verticales situées à une distance notable les unes des autres, caractérisée en ce que dans chaque cloison le faisceau de tubes s'étend d'abord sur toute la hauteur et ensuite sur toute la largeur de la cloison, avant d'être coudé vers le haut pour for- mer d'autres boucles.