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CHAUDIERE A VAPEUR AVEC TUBES A EAU. ENTOURANT LES TUBES DE CHAUFFE.-
La présente invention est relative à une chaudière à vapeur comportant des tubes à eau entourant les tubes de chauffe. Son but est d'établir.)) sur un espace de fond relativement limité,, une surface de chauffe la plus grande possible dont les différentes parties soient faciles à nettoyer 'ou à remplacer, et puissent être introduites sous une for- me ramassée dans l'enveloppe extérieure de la chaudière. Il faut aussi avoir la possibilité de diriger les gaz de chauffage successivement autour des tubes à eau et à travers les tubes de chauffe, ou bien dans le sens opposée
L'invention consiste donc à réunir les tubes de la chaudière en groupes ou faisceaux et à les fixer par leurs extrémités dans des cham- bres,
les espaces libres entre les chambres voisines étant fermés,, à l' une des extrémités de la chaudière etau contraire, ouverts à l'autre extrémité, pour permettre le renversement de direction des gaz de chauffa- ge pendant leur passage des tubes à eau aux tubes de chauffe ou inverse- ment.
Différentes formes d'exécution de l'invention sont possibles.
Par exemple, on peut disposer des tubes en principe droits en position d'appui ou en position de suspension entre les chambres supérieures ou inférieures.
Selon une autre forme d'exécution, les tubes de la chaudière (tubes de chauffe et tubes à eau entourant ceux-ci) sont montés avec une forte inclinaison par rapport à l'horizontale et, en faite-de telle maniè- re qu9aussi bien au-dessus qu'au-dessous des faisceaux de tubes soit-créé un espace triangulaire, les gaz de chauffage étant dirigés par des dispo- sitifs de guidage installés de manière appropriée, avec renversement de direction dans l'espace triangulaire supérieur, transversalement aux tubes à eau, avant leur entrée dans les tubes de chauffée En outre, l'espace triangulaire inférieur peut recevoir la forme d'une chambre de combustion, avec surface de chauffe par rayonnement et dispositif de chauffage,
et l'espace triangulaire supérieur peut comporter une surface de chauffe sup-
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plémentaire pour la surchauffe de la vapeur ou dans un but analogue. De préférence, il est prévu, pour la surface de chauffe par contact et la sur- face de chauffe par rayonnement annexée à la chambre de combustion, une circulation particulière de l'eau.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention, pour répar- tir les gaz de chauffage le plus uniformément possible, sur la surface de chauffe des tubes à eau extérieurs dans la chambre enveloppant les tu- bes de la chaudière, lesdits tubes peuvent être pourvus, en deux ou plu- sieurs endroits disposés transversalement, de nervures ayant une inclinai- son appropriée. Selon encore une autre forme d'exécution, on dispose dans les conduits de tirage, entre les tubes deau voisins, des résistances supplémentaires à l'écoulement des gaz de chauffage, de manière telle qu'à l'entrée dans les carneaux de la chaudière, il règne la plus grande résis- tance et que celle-ci diminue vers les points éloignés.
Les figs. 1 à 8 des dessins annexés, donnés à titre d'exemple représentent en coupe plusieurs formes d'exécution de l'invention.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2 (fig. 1 une coupe longitudinale verticale, fig. 2 une coupe suivant II-II de la fig.
1), les extrémités supérieures et inférieures des tubes à eau verticaux 1 et des tubes de chauffe 2, qui passent dans ceux-ci, sont fixées dans des chambres 3 et 4, situées à une certaine distance l'une à côté de l'autre. Les chambres supérieures et inférieures 3 et 4 sont reliées par un assez grand nombre de tubes doubles 1, 2 de telle sorte que la surface de chauffe de la chaudière se compose de plusieurs panneaux de tubes qui sont entourés par l'enveloppe 5. Les chambres 3 et 4 sont reliées ensemble en haut et en bas. Les chambres supérieures 3 sont réunies à un collecteur 6 et les chambres inférieures 4 à un répartiteur 7. Le collec- teur 6 est relié, par un tube ascendant 9 à un tambour vapeur-eau 10 disposé à la partie supérieure sur le côté de la chaudière et dans lequel se fait la séparation de la vapeur et de l'eau.
La chambre à eau du tambour 10 est en liaison, par un tube de descente 11, avec le répartiteur inférieur 7.
Dans l'exemple représenté, les espaces intermédiaires 12 entre deux chambres voisines 4 sont ouverts pour permettre le tirage des gaz de chauffage, tandis que pour les chambres supérieures 3, les espaces in- termédiaires 12 sont fermés par des pièces 13. L'admission des gaz de chauffage, par exemple des gaz d'échappement industriels, a lieu à la partie supérieure de la chaudière par une tubulure latérale 14 et la sor- tie de la chaudière par un conduit de tirage supérieur 15. Comme les pièces de fermeture 13 et les chambres supérieures contiguës 3 forment un couvercle d'obturation, les gaz chauds doivent se diriger vers le bas léchant ainsi les tubes à eau 1 par l'extérieur et sortant à l'extrémité inférieure de la chaudière par les espaces intermédiaires 12, au-dessus de la chambre collectrice des cendres 16.
Ils inversent ensuite leur marche et passent entre les tubes de chauffe 2 suivant une direction al- lant de bas en haut, pour s'échapper enfin à l'air libre par le conduit de tirage 15. L'admission des gaz chauds pourrait aussi, au lieu d'avoir lieu sur le côté, se faire en haut ou en bas. En conséquence, le tirage de ces gaz devrait être modifié et les fermetures 13 être disposées sur les chambres inférieures 4.
La forme extérieure des chambres 3 et 4 dépend, dans une cer- taine mesure, de la forme de la section transversale de la chaudière; ces chambres peuvent donc, au lieu d'être droites, avoir une forme plus ou moins courbe. Il n'est pas non plus nécessaire qu'elles soient toutes à la même hauteur; au contraire, elles peuvent, par exemple, être alterna- tivement décalées en hauteur pour agrandir la section transversale des es- paces intermédiaires 12, ou elles peuvent aussi être disposées avec une in- clinaison montant vers le tambour vapeur-eau, pour favoriser l'insuffla- tion de la vapeur vers ce tambour.
Dans la forme d'exécution de la figure 3, les tubes 1, 2 sont posés avec une inclinaison, par rapport à l'horizontale (par exemple 45
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ou plus), beaucoup plus grande que ce n'est généralement le cas dans les chaudières usuelles à tubes inclinés. Comme il est visible sur les des- sins, il est créé,dans cette disposition des tubes, au-dessous et au-des- sus des paquets de tubes, des espaces triangulaires 25 et 26. L'espace
25 sert de chambre de combustion de la chaudière, cette chambre étant li- mitée par la première série de tubes 1, 2 et par le tube de paroi 27 chauf- fé par rayonnement. Entre les extrémités inférieures des tubes 1 et 27, se trouve la grille de foyer 28.
Dans l'espace triangulaire supérieur 26 est disposée la surface de chauffe 29 d'un surchauffeur pour la vapeur ou un élément analogue.
La circulation de Peau dans la chaudière a lieu,à partir des tubes 1 et 27 fonctionnant comme tubes ascendants, par les chambres vapeur- eau supérieures 3, par le tube de liaison 30 vers le tambour à vapeur 31. et, de celui-ci? par des tubes descendants 32 de préférence non chauffés, vers les chambres à eau inférieures 4, d'où Peau se répartit sur les tubes
1 et par l'intermédiaire d'une chambre 33 et de tubes de liaison 34 sur le tube de paroi 27. On peut prélever dans le tambour supérieur 31, par une tubulure 35, de la vapeur saturée et diriger, par un tuyau 36, vers le surchauffeur 29 de la vapeur que l'on dévie, après surchauffe, par une tubulure 37 vers le lieu d'utilisation.
Dans le faisceau de tubes ascen- dants 1, 2 est disposée une paroi coudée 38, 39 pour obliger les gaz chauds à frapper les tubes. à eau sensiblement selon un courant transversal.
Les gaz de chauffage s'élevant de la grille 28 arrivent, en suivant la direction indiquée par des flèches dans la partie supérieure du faisceau de tubes 1, 2 sont renvoyés par la paroi déflectrice 39 dans l'espace triangulaire supérieur 26 pour chauffer la surface de chauffe
29 du surchauffeur; ils frappent ensuite la partie inférieure des tubes à eau 2, passent au-dessous des chambres 4 au-dessus de la chanbre réceptri- ce des cendres 40 et passent dans les tubes de chauffe intérieurs 2, d'où ils s'échappent ensuite par le carneau de tirage 41, dans lequel se trouve placée encore une autre surface de chauffe 42, servant à préchauffer l'eau d'alimentation ou l'air de combustion.
La chaudière conforme à l'in- vention peut être établie aussi bien, comme dans l'exemple représenté, avec un foyer particulier que comme une chaudière à chaleur perdue.
Dans la chaudière à tubes inclinés de la fig. 4, on dispose, pour diriger les gaz chauds dans les faisceaux de tubes inclinés 1, 2, 3,
4, à l'extrémité inférieure de ceux-ci., une cloison déflectrice 53 et à l'ex- trénité supérieure une cloison déflectrice 54, ces cloisons étant placées et conformées de telle manière que les gaz chauds montant dans la chambre de combustion 25 dans la direction des flèches indiquées, partiellement selon un courant transversal et partiellement dans le sens longitudinal, lèchent les tubes à eau extérieurs 1 et entrent ensuite dans l'espace triangulaire supérieur 26, où ils chauffent les tubes du surchauffeur
29.
Après un renversement de marche approprié, ils viennent en haut dans les tubes de chauffe intérieurs 2 qu'ils abandonnent à leur extrémité in- férieure. En ce point se raccorde un carneau de tirage 45 pour les gaz chauds, dirigé vers le bas, qui comporte une surface de chauffe supplé- mentaire (non représentée) pour préchauffer l'eau d'alimentation, l'air de combustion, ou analogue. A l'extrémité supérieure du faisceau de tubes
1,2,3,4, derrière le surchauffeur 29, se trouve un clapet tournant 56 pour les gaz de combustion qui, selon sa position, laisse échapper une plus ou moins grande partie des gaz chauds vers la surface de chauffe du sur- chauffeur, ce qui permet un réglage de la surchauffe.
Dans la forme d'exécution de la fig. 4, les surfaces de chauffe par rayonnement 33, 34,27 et les surfaces de chauffe par contact 1, 2 , 3,
4 sont intercalées les unes derrière les autres dans une circulation d'eau commune sur le tambour 31, à l'aide des tubes 30 et 32. Dans l'exemple de la fig. 5, chacune des deux parties de la chaudière possède au contrai- re une circulation d'eau séparée. Le circuit par les surfaces de chauffe par contact est complété, à partir du tambour 31, par les tubes de reflux 32 sur les chambres 4, les tubes à eau 1, les chambres supérieures 3 et les
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tubes 30 jusqu'au tambour 31.
La surface de chauffe par rayonnement 27 est reliée au tambour 31 par un conduit de retour 47, qui mène aux chambres 33 par le tuyau de liaison 34. Les chambres 33 sont reliées par tubes ascendants 27 chauffés par rayonnement avec une chambre supérieure 48, elle- même reliée par les tuyaux 49 au tambour supérieur 31 et par des tubes descendants non chauffés 50 à la chambre inférieure 33. L'amenée de l'eau d'alimentation se fait, en provenance de la canalisation d'alimentation de la chaudière, de préférence aux chambres inférieures 4 et 33 de la surface de chauffe par contact et rayonnement.
Dans les formes d'exécution des fig. 4 et 5 sont prévues, dans les chambres situées au-dessus de la surface de chauffe par contact, des tuyères 50 de systèmes insuffleurs de suie.
Les chaudières selon la fig. 6, ainsi que les figs. 7, 8 cor- respondent, dans leur construction., à la chaudière des figs. 1 et 2. A la fig. 6, les tubes à eau 1 sont pourvus, en des points placés à deux hau- teurs différentes, d'ailettes 17, qui sont disposées sous un certain angle par rapport à l'axe longitudinal des tubes 1, les ailettes de la partie supérieure ayant une inclinaison opposée à celle des ailettes de la par- tie inférieure. En outre, les ailettes sont, dans chaque série de tubes, conformées et disposées de telle manière quelles forment,.par rapproche- ment,des cloisons étanches au gaz, qui devient les gaz chauds de manière convenable de leur direction d'écoulement.
Les gaz chauds n'ont pas ensuite un écoulement longitudinal, mais ils ont un écoulement partiellement trans - versal, de telle sorte qu'ils prennent un déplacement en zig-zag comme l'indiquent les flèches représentées Au-dessus des points où les ailettes obliques sont placées sur les tubes à eau sont montés les tubes de souffla- ge 18 d'un souffleur de suie (non représenté) qui peut balayer par un jet de vapeur ou d'air tout le champ des tubes.
A la fig. 7, des surfaces de chauffe tubulaires 60, par exemple des cordons de tube d'un surchauffeur ou des éléments analogues,sont mon- tés dans plusieurs carneaux 57, 58, 59 entre des séries voisines de tùbes à eau 1 de la chaudière. La disposition est .telle que les cordons de tubes 60 s'étendent transversalement aux doubles tubes verticaux 1, 2 de la chau- dière à vapeur et que la plus grande résistance à l'écoulement des gaz chauds, amenés par le canal 14,se manifeste dans le premier carneau 57, entre la paroi de la chaudière 5 et la première série de tubes 1,2.
Dans ce but, on dispose, dans ce carneau, deux séries de cordons de tubes 60 les uns à côté des autres, tandis que, dans chacun des deux carneaux sui- vants 58 et 59, il n'y a qu'une série de tubes 60 à des hauteurs différentes.
Par suite, dans ces carneaux 57, 58, 59,il ne peut entrer qu'une quantité de gaz moindre que celle qui entrerait si ces surfaces de chauffe ou résis- tances supplémentaires n'existaient pas. Les tubes dans les carneaux éloignés sont, au contraire, frappés par des quantités de gaz plus grandes que dans les carneaux d'égale résistance à l'écoulement. Selon 1'emplacement et la conformation des surfaces de chauffe supplémentaires, on peut donc atteindre une répartition des gaz chauds, en pratique sensiblement uniforme, sur les surfaces de chauffe de la chaudière.
Dans l'exemple d'exécution de la figure 8, le surchauffeur est composé de serpentins tubulaires 61, qui s'étendent dans les carneaux, entre des séries voisines des tubes 1, 2 et aussi dans les espaces inter- médiaires entre des tubes voisins d'une série de tubes. Dans le premier carneau 57, se trouvant le plus près du point d'entrée 14 des gaz, sont placées deux branches de tubes 61 l'une à côté de l'autre; dans les espa- ces intermédiaires entre les tubes voisins 1, 2 de la première série il n'y a qu'une branche de tube, de longueur plus petite que celle de la branche de tube placée dans le carneau suivant 58. Les serpentins tubulai- res 61 sont suspendus de telle manière que, dans les carneaux et dans les espaces intermédiaires, entre des tubes voisins d'une série de tubes, ils pendent d'en haut et puissent être retirés par en haut.
Leurs extrémités supérieures sont rassemblées dans des chambres 62 disposées au-dessus des chambres vapeur-eau supérieures 3 de la chaudière.
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Les gaz chauds sont amenés, par les tubulures 14, lèchent les tubes à eau 1 sur leur pourtour extérieur suivant une direction allant de haut en bas,, ils changent de direction au-dessus de la chambre à cendres 16 et passent dans les tubes de chauffe 2, de bas en haut, pour enfin s'échapper par la tubulure supérieure 15 de sortie des gaz
REVENDICATIONS.
1. Chaudière à vapeur comportant des tubes à eau entourant les tubes de chauffe, caractérisée en ce que les tubes (1, 2) de la chau- dière sont réunis en groupes ou faisceaux et fixes par leurs extrémités dans des chambres (3,4) disposées les unes à côté des autres , à une certaine distance, les espaces intermédiaires (12) entre chambres voisines étant fermés à une extrémité de la chaudière et étant, au contraire, ouverts à l'autre extrémité, pour permettre le renversement de direction des gaz chauds pendant le passage des tubes à eau aux tubes de chauffe (2) ou inversement.