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Appareil de chauffage tubulaire vertical perfectionne.
La présente invention est relative à des perfectionne- ments nouveaux et intéressants apportés aux appareils de chauffage tubulaires, notamment ceux comprenant une nappe cylindrique de tube! verticaux dans le foyer primaire.
Le brevet américain n 2348.099 a décrit un appareil de chauffage convenant particulièrement à un assemblage en-usine et à des appareils de chauffage relativement petits de capacités de chauf- fe s'étageant entre 250.000 et 1.250.000 grandes calories.
L'invention conserve certains des avantages de celle anté- rieurement brevetée, mais elle est conçue pour des appareils de chauffage de très grande taille, qu'on assemble normalement au lieu d'utilisation.
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Conformément à la présente invention, on établit un appa- reil de chauffage tubulaire vertical comprenant un foyer cylindrique, une nappe circulaire de tubes verticaux d'échange thermique disposés au voisinage de la paroi dudit foyer, certains au moins des tubes opposés étant reliés à leurs extrémités supérieures par des coudes de grand rayon de courbure, et un ou plusieurs brûleurs à flamme as- cendante, au bas du foyer, propres à projeter des flammes et des gaz chauds de bas en haut à l'intérieur de la nappe tubulaire ;
cet appa- reil comporte une chambre supplémentaire de section transversale sub- stantiPllement plus petite que le foyer et s'étendant vers le haut et coaxialement audit foyer, le foyer et cette chambre étant raccor- dés par un col tronconique, dont le contour est épousé par un groupe de tubes opposés de forme correspondante, qui s'étendent vers le haut sensiblement jusqu'au sommet de cette chambre où les tubes oppo- sés sont reliés par des coudes de retour, les tubes qui se trouvent dans cette chambre supplémentaire ayant des surfaces additionnelles et étant chauffés principalement par convexion par les gaz chauds et les tubes tandis que les tubes placés dans le foyer proprement dit, qui est de plus grande section, sont chauffés principalement par rayonnement par les flammes et les gaz chauds.
Le grand avantage de cet agencement des tubes de chauffa- ge provient du fait que-les portions cintrées de retour à la partie supérieure de l'appareil sont toutes de grand rayon de courbure et qu'il est donc possible de les façonner par cintrage de tubes même de gros diamètre et de paroi épaisse.
L'emploi d'une chambre supplémentaire étroite et de plus petit section transversale montée sur le foyer cylindrique habituel procure un moyen pratique et économique de eonserver la nappe circu- laire unique de tubes de chauffe en bas de l'appareil, tout en per- mettant de les conformer sans courbure brusque suivant le contour de ladite chambre à la partie supérieure et de les prolonger sur une distance relativement grande pour former une section allongée vers le haut.
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Dans cette dernière section, les tubes présentent des éléments de surface additionnels.
Le fait que la superficie transversale de la section de convexion est réduite cause une accélération notable des gaz de combustion chauds, tandis que la forme rectangulaire nue l'on donne de préférence à cette section crée une turbulence avantageuse, ré- sultant du changement de forte imposé à l'écoulement des gaz passant du gros cylindre constitué par le foyer pour traverser l'ouverture rectangulaire étroite qui n'est pas seulement une ouverture plus faible pour augmenter le débit mais qui présente une forme suscepti- ble de créer une turbulance.
La mise en oeuvre de l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples non limitatifs décrits ci-dessous en se réfé- rant au dessin annexé sur lequel: @
La fig. 1 représente, vu en Elévation avec coupe par- tielle, un appareil de chauffage conforme à 1-'invention. @
La fig. 2 est une coupe horizontale selon 2-2 de la figure 1.
La fig. 3 est une coupe horizontale selon 3-3 de la figure 1.
Les figures 4 et 5 montrent schématiquement des tubes de foyer connectés, sur la première figure en un serpentin continu et, sur la deuxième figure en un serpentin multiple à double circulation
La figure 6 est une élévation partielle avec coupe selon 6-6 de la fig. 1.
La figure 7 montre, d'un façon analogue, à celle de la figure 6, une variante des tubes économiseurs avec quatre éléments tubulaires dans chaque rangée de la section de convection de l'appa- reil de chauffage au lieu des deux tubes par rangée, comme repré- senté sur les figures 2 et 6.
La figure 8 est une élévation avec coupe partielle, cer- tains des tubes étant arrachés pour illustrer ce que l'on peut dé- signer par un agencement du type "cage", qui convient bien aux ap- pareils de chauffage de grande taille tout en ayant 12 simpli-
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cité et le bon rendement de l'agencement exposé dans le brevet men- tionné ci-dessus pour les petits appariles de chauffage.
La figure 9 est une coupe horizontale selon 9-9 de la figure 8.
Dans le mode d'exécution représente plus spécialement sur les figures 1 à 6 incluse, une enveloppe de foyer 15, de grande taille et préférablement cylindrique est montée sur plusieurs pieds 16 en acier comprenant des pattes 17 supportant le fond de cette enveloppe. Les pieds 16 se prolongent au-dessus du fond de l'enve- loppe du foyer, auquel ils sont soudés de préférence, et se proton- ' gent aussi vers le bas jusqu'à la fondation, leur longueur étant suffisante pour que la hauteur àlaquele est fixée sur eux la plaque de fond 18 permette au personnel de passer facilement sous celle-ci et d'exécuter les réglages éventuellement nécessaires sur le brû- leur central 19, monté sur la plaque de fond 18.
A l'intérieur de l'enveloppe 15 se trouve une garniture réfractaire 20 et à sa partie supérieure est monté un col tronconi- que 21, que prolonge vers le haut une section de convexion 22, cui peut être de section transversale soit rectangulaire, comme repré- senté sur la figure 2, soit circulaire.
La forme du col 21 est étudiée de façon à raccorder l'en- veloppe cylindrique du foyer à la section de convexion rectangulai- re 22.
Cette section 22, qui se termine à son sommet par une cou- ronne 23, a des dimensions et une hauteur suffisantes, pour rendre inutile le montage d'une cheminée en haut de l'appareil de chauffage.
Cemme représenté sur la figure 3, les tubes de chauffe 24 sont tous répartis en une nappe cylindrique dans le foyer proprement dit et sont espacés les uns des autres et de la garniture réfractai- re 20.
Pour réduire la résistance à l'écoulement, un groupe de huit tubes, de chaque côté de l'appareil représenté sur la figure 1, est relié par des portions cintrées de grand rayon de courbure et ces tubes sont soutenus à leur sommet par des supports 25.
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Les autres tubes sont façonnas de façon à suivre le contour général du col, comme le montre dairement la figure 6, et se prolongent verticalement sur une grande hauteur Dour constituer un ensemble 27.
Ils sont connectés en haut par des portions de retour cintrées 28, de rayon de courbure relativement grand, et sont disposés en rangées comme représenté sur la figure 2 de façon à occuper pour une large part l'espace vide à l'intérieur de cette section 22. Les portions de tubes situées dans cette section 22 des ailettes ou autres élé- ments d'extension superficielle, qui absorbent de la chaleur des gaz chauds provenant du foyer, où ces gaz ont déjà abandonné la majeure partie de leur chaleur par rayonnement direct sur la nappe cylindri- que des tubes 24 dans le corps principal de l'appareil.
Il y a lieu de signaler que cet appareil de chauffage est de construction simple par le fait que pratiquement toutes les por- tions cintrées de retour ontun grand rayon de courbure, ce qui per- met de cintrer de gros tpyaux à la forme voulue sans les endommager.
La variante représentée sur la figure 7 diffère du mode d'exécution de la figure 6, principalement en ce qu'une section pris- matique 30, plus grosse, est montée sur le col de raccordement 21 et offre un espace suffisant pour y loger une série de tubes 31 à @ double aller-et-retour au lieu de la série des tubes 27 à aller-et- retour simple. Tous les tubes de la section 30 sont munis d'éléments d'extension superficielle de façon à ce que la chaleur résiduelle des gaz de combustion soit absorbée dans une grande mesure par con- vexion avant qu'ils sortent au sommet de l'appareil par la couranne 23.
Si l'on se réfère au mode d'exécution représenté sur les figures 8 et 9, on voit que l'enveloppe de foyer 15, la garniture réfractaire 20, les brûleurs 19 et la plaque de fond 18 sont sensi- blement les mêmes que les éléments correspondants représentés sur la figure 1. Dans cette disposition, les raccords cintrés de retour,sur la plaque de fond, sont soudés comme indiqué en 35 au Heu d'être re- liés comme d'habitude par des raccords cintrés amovibles, comme indi- qué sur la figure 1. Les pieds 16 sont soudés à l'enveloppe 15,
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les pattes précédemment prévues étant dans ce cas inutiles puisque le foyer est relativement court en raison de la suppression du pro- longement de foyer 22 visible sur les figures 6 et 7.
Tous les tubes contenus dans le corps principal de l'ap- pareil de chauffage sont espacés les uns des autres et de la paroi de ce dernier, la chaleur qu'ils reçoivent provenant dans une grande mesure du rayonnement des flammes et des gaz chauds montant du brû- leur 19 à travers la partie centrale du foyer. Toutefois, en raison c de la configuration et de l'agencement des coudes des tubes qui ont tous un grand rayon de courbure à la partie supérieure de l'appareil le haut de cette sorte de cage baigne dans les gaz de combustion avant que ceux-ci ne s'échappent vers le haut à travers l'ouverture d'évacuation 36, dépourvue de cheminée.
L'agencement des tubes apparatt clairement sur la figure 9, les tubes d'une série de repère 37 étant reliés aux tubes 38 d'une autre série, du côté opposé de l'appareil, par des coudes ayant un grand rayon de courbure. Les autres tubes sont constituas par une série de tubes 39 d'un côté et une série de tubes 40 rie l'au. tre côté de l'appareil et ces tubes sont reliés entre eux par des portions cintrées de grand rayon de courbure situées au-dessus de celles reliant les séries de tubes 37 et 38. Comme le montre la fi- gure 9, on peut introduire le fluide à chauffer dans les séries de tubes en parallèle, par des raccords d'entrée montés sur les tubes 41 et 42 par des raccords de sortie montés sur les tubes 43 et 44.
On peut apporter d'autres modifications sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
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