<Desc/Clms Page number 1>
"Chaudière à haute pression pour locomotives et locomobiles composée de tubes d'eau et de tubes surchauffeurs"
Les chaudières à vapeur a pression élevée sont générale- ment construites avec de petits tubes à la manière des géné- rateurs aquatubulaires à tubes étroits. L'usage de telles chaudières pour installations mobiles donne lieu à des incon- vénients considérables pour la génération et la'production de vapeur, par suite de l'espace limité. Les flammes et le cou- rant des gaz chauds ne sont pas suffisamment répartis dans la chambre de chauffe 'et la circulation d'eau s'effectue généra- lement de l'intérieur vers l'extérieur, elle est insuffisante et les pertes de chaleur sont considérables.
<Desc/Clms Page number 2>
La présenteinvention vise à établir une chaudière à dis- tribution rationnelle des gaz chauds qui évite en même temps les inconvénients sus-ment@@més de la circulation d'eau. Il faut que les flammes et les gaz chauds soient répartis dans les' chambres parcourues par ceux-ci, aussi également que possible et que l'eau ne circule que de l'extérieur vers l'intérieur et avec une vitesse plus grande.
Dans les dessins, l'invention est représentée à titre exemplatif:
Fig. 1, 2, 3 montrent en section longitudinale, trans- versale et vue en plan une chaudière pour des installions plus importantes et pour locomotives.
, Fige 4, 5, 6 montrent des' vues en coupe longitudinale, transversales et une vue en plan d'une forme de réalisation pour de petites installations.
Hors du courant des gaz de combustion est agencé un corps. supérieur a. de la chaudière pour l'espace d'eau et de vapeur.
De là s'étendent des tubes b. en U jusqu'en dessous de la gril- le. La partie descendants c de chaque tube est située à peu près dans la zone la plus froide du foyer tandis' que les bran- ches montantes d de ces tubes occupent la zône la plus chau- de. La situation des tubes en U par rapport au plan médian longitudinal alterne constamment suivant le sens axial de sor- te qu'un tube c d situé à gauche du plan médian longitudinal est suivi d'un tube c d situé à droite de ce plan. De chaque côté entre les branches descendantes froides et les.branches montantes chaudes des tubes d'eau est.agencé un surchauffeur formé de serpentins ou de spires ±. de façon à ce que les ou- vertures de passages pour les gaz;chauds soient horizontales c'est-à-dire perpendiculaires aux ouvertures entre les tubes en U montants.
De cette manière, les gaz brûlés sont forcés
<Desc/Clms Page number 3>
de passer par de petites ouvertures ou parlun crible formé de tubes et sont, par suite, répartis presque uniformément dans -toute la chambre de chauffe et mieux utilisés.
La différences de température entre les branches froides c et les branches chaudes d, a été considérablement augmentée par le surchauffeur interposé. Par conséquent, la vaporisa- tion dans les branches chaudes d. est fortement intensifiée et amoindrie dans les branches froides c ce qui améliore la circulation d'eau dans les tubes. i Les branches intérieures d, de ces tubes d'eau sont pla- cées devant le surchauffeur et uniformisent un peu la tempé- rature des parois des, tubes surchauffeurs. La chaleur rayon- nante du feu n'a accès au surchauffeur qu'à travers les fentes entre les tubes d. et n'atteint pas aussi directement le sur- chauffeur, de petites parties irradiées alternant continuel- lement avec d parties non atteintes par le rayonnement.
La vitesse de la vapeur parcourant les tubes surchauffeurs est très grande, ce qui assure une meilleure surchauffe et 'égalise la température des parois des tubes.
Plus vers l'extérieur, derrière les tubes descendants c du générateur est disposé un autre surchauffeur g. Ce der- 'nier enveloppe la chaudière de tous côtés et est constitué par des tubes surchauffeurs en serpentins ou spires, disposés l'un à côté de l'autre aussi près que possible. Les côtés inté rieurs de ces tubes surchauffeurs sont destinés à utiliser encore la chaleur des gaz brûlés tandis que les moitiés ex- térieures des tubes forment paroi séparatrice et ne reçoivent 'plus de calories. On ne,prévoit qu'un revêtement calorifuge ordinaire avec couverture en tôle vers l'extérieur. Les gaz chauds ne peuvent plus agir sur la surface extérieure de la chaudière, mais seulement lècher les parois tubulaires du sur-
<Desc/Clms Page number 4>
chauffeur.
La maçonnerie entourant le foyer devient superflue attendu qu'elle est difficile à maintenir en bon état d'ex- ploitation surtout dans les installations de chaudières mobiles.
Les extrémités des tube=:. en U en-dessous de la grille ne plus ' à la portée du feu. Dana ces parties peuvent s'accu- muler les précipitations calcaires; Icelles-ci peuvent s'intro- duire dans le tuyau collecteur h., commun à tous les tubes en
U et, de là, être évacuées soua pression.
Les deux surchauffeurs ±. augmentent la production de vapeur dans la chaudière, la vapeur surchauffée étant conduite travers un tube k en serpentin, situé dans l'espace d'eau du corps supérieur où a lieu la transmission de la chaleur con- sidérable de surchauffe. La vaporisation est donc provoquée non seulement par les tubes d'eau c d .mais encore par le ser- pentin k par l'intermédiaire des tubessurchauffeurs f.
Les gaz de combustion s'échappent de chaque côté en haut de la chaudière par la plaque distributrice l, laquelle occupe presque toute la longueur de la chaudière et est-munie de lu . mières i bien réparties . Le tirage de cheminée est tellement bien réparti de chaque côté du générateur par lesblumières i que dans toute la longueur de la boite à feu existe un tirage uniforme. Au moyen des tubulures de fumée m, les gaz perdus s'échappant des trous i., sontcaptés, rassemblés et amenés,- comme d'habitude, dans un réchauffeur d'eau alimentaire et ensuite vers la chemines.
Lorsqu'on dispose d'eau alimentaire assez pure, celle-ci peut être utilisée direc tement. L'épuration de l'eau d'alimen tation est à effectuer comme d'habitude avant l'entrée dans la chaudière.
La vapeur engendrée est prise par la tubulure o au haut du corps de chaudière et conduite par la tuyauterie p vers le
<Desc/Clms Page number 5>
surchauffeur intérieur ±. et fortement surchauffée. Dans cet état, elle est conduite par les tubes g vers les serpentins complètement immergés dans l'eau de la chaudière où la vapeur surchauffée cède la chaleur de surchauffe à l'eau, évaporant une partie de l'eau correspondant au nombre des calories transmises. La vapeur quitte ensuite le serpentin d'évaporation k environ à la température de saturation et en- tre dans un serpentin pu une spire de surchauffe g, est sur- chauffée ici à nouveau et puis admise à la machine par les conduites npour développer de la puissance.
Les tunes de surchauffe g@@ @@ agencés sur tout le pourtour du foyer, sont relativement longs et seulement la moitié intérieure des tu- bes est exposée à l'action des gaz chauds.
Cet agencement des surchauffeurs f et g conjointement avec le serpentin d'évaporation k présente encore des avanta- ges particuliers. Le chemin à parcourir par la vapeur depuis la prise de vapeur 2.de la chaudière a jusqu'à la machine est assez long. Le contenu de vapeur relativement grand de ces conduites correspondant dans son effet à un plus grand col- lecteur de vapeur et a un petit accumulateur thermique, apla- nit les fluctuations de la prise de vapeur et permet de pré- voir'une prise tranquille de vapeur même avec une petite con- tenance d'eau et de vapeur au générateur. Les surfaces de chauffe sont réunies au générateur d'une façon exceptionnelle- ment favorable sans provoquer-des pertes sensibles de chaleur.
Sauf le corps supérieur g, de la chaudière, celle-ci y compris les surchauffeurs est constituée uniquement d'une tu- yauterie à tubes de faible diamètre. Lorsque le corps a, est construit en tôle suffisamment épaisse, le générateur peut donc fournir de la vapeur à pression maxima.
Dans la Fig. l, t désigne un réchauffeur d'aau alimen- taire, parcouru par les gaz perdus qui s'échappent vers la cheminée et qui transmettent une partie de leurs calories à
<Desc/Clms Page number 6>
l'eau circulant dans le serpentin réchauffeur s..
Les Fig. 4, 5 & 6 mo@@rent une forme de réalisation pour petites installations. On remarque dans ces dessins que le corps supérieur a repose sur les appuis v et 'Il.. Les appuis v1 peuvent être remplacés, comme montré en traits pointillés, par des tuyaux de grand diamètre servant de raccordement en- tre la chaudière at une machine verticale à vapeur contigue a la première, comme indiqué en traits pointillés dans les
Fig. 4 et 6. De eette façon, on obtient un ensemble très compact, le poids du générateur peut être considéré comme -masse d'inertie pour les paliers de l'arbre à manivelle, ce qui contribue à supprimes les vibrations de la machine-, celle- ci étant montée sur un socle'formant blue avec la fondation de la chaudière.
L'assemblage de la machine avec la chau- ., ' fixes/ dière est aussi parfait que dans les locomobles/horizonta- les en usage jusqu'à ce jour; mais cette nouvelle forme de réalisation permet d'employer une pression beaucoup supérieure, à celle en usage dans les installations de construction usuelle et, par suite; l'exploitation devient plus économi-' que. Les appuis tubulaires 'Il peuvent , dans leur plus gran- de partie, être remplis d'eau, laquelle est alors réchauffée par la vapeur du receiver de façon à pouvoir fournir de l'eau t d'alimentation épurée et réchauffée.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"High pressure boiler for locomotives and locomobiles composed of water tubes and superheater tubes"
High pressure steam boilers are usually built with small tubes, much like narrow tube water-tube generators. The use of such boilers for mobile installations gives rise to considerable disadvantages for the generation and production of steam, owing to the limited space. The flames and the current of hot gases are not sufficiently distributed in the heating chamber 'and the water circulation generally takes place from the inside to the outside, it is insufficient and the heat losses are considerable.
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention aims to establish a boiler with rational distribution of hot gases which at the same time avoids the above-mentioned disadvantages of water circulation. It is necessary that the flames and the hot gases are distributed in the 'chambers traversed by them, as evenly as possible and that the water circulates only from the outside to the inside and with a greater speed.
In the drawings, the invention is shown by way of example:
Fig. 1, 2, 3 show in longitudinal section, transverse and plan view a boiler for larger installations and for locomotives.
Figs 4, 5, 6 show longitudinal, cross-sectional and plan views of one embodiment for small installations.
A body is arranged out of the flow of combustion gases. better than. of the boiler for the water and steam space.
From there extend tubes b. U-shaped to below the grill. The descending part c of each tube is located approximately in the coldest zone of the hearth while the rising branches d of these tubes occupy the hottest zone. The position of the U-shaped tubes with respect to the longitudinal median plane constantly alternates in the axial direction, so that a tube c d located to the left of the longitudinal median plane is followed by a tube c d located to the right of this plane. On each side between the cold descending branches and the hot rising branches of the water tubes is a superheater formed of coils or coils ±. so that the openings of passages for the hot gases are horizontal, that is to say perpendicular to the openings between the upright U-tubes.
In this way, the burnt gases are forced
<Desc / Clms Page number 3>
to pass through small openings or through a screen formed of tubes and are, therefore, distributed almost uniformly throughout the heating chamber and better used.
The temperature difference between the cold branches c and the hot branches d has been considerably increased by the interposed superheater. Therefore, the spray in hot branches d. is greatly intensified and reduced in cold branches c which improves water circulation in the tubes. The inner branches d, of these water tubes are placed in front of the superheater and somewhat uniform the temperature of the walls of the superheater tubes. The radiant heat from the fire can only access the superheater through the slots between the tubes d. and does not reach the superheater as directly, small irradiated parts alternating continuously with parts not reached by the radiation.
The speed of the steam passing through the superheater tubes is very high, which ensures better superheating and equalizes the temperature of the walls of the tubes.
Further to the outside, behind the down tubes c of the generator is placed another superheater g. The latter surrounds the boiler on all sides and is formed by superheater tubes in coils or turns, arranged one beside the other as close as possible. The inner sides of these superheater tubes are intended to still utilize the heat of the flue gases while the outer halves of the tubes form a dividing wall and no longer receive heat. Only an ordinary heat-insulating covering is provided with sheet metal covering on the outside. The hot gases can no longer act on the outer surface of the boiler, but only lick the tubular walls of the over-
<Desc / Clms Page number 4>
driver.
The masonry surrounding the fireplace becomes superfluous since it is difficult to maintain in good working order, especially in mobile boiler installations.
The ends of the tubes = :. U-shaped below the grate no longer within reach of the fire. In these parts, calcareous precipitation can accumulate; These can be inserted into the collector pipe h., Common to all the pipes in
U and, from there, be evacuated under pressure.
The two superheaters ±. increase the production of steam in the boiler, the superheated steam being conducted through a serpentine tube k, located in the water space of the upper body where the transmission of the considerable heat of superheating takes place. Vaporization is therefore caused not only by the water tubes c d. But also by the coil k via the superheater tubes f.
The flue gases escape on each side at the top of the boiler through the distributor plate 1, which occupies almost the entire length of the boiler and is provided with lu. mières i well distributed. The chimney draft is so well distributed on each side of the generator by the lights that there is a uniform draft throughout the length of the firebox. By means of the flue pipes m, the waste gases escaping from the holes i., Are captured, collected and brought, - as usual, into a feed water heater and then to the chimney.
When sufficiently pure drinking water is available, it can be used directly. The purification of the feed water should be carried out as usual before entering the boiler.
The steam generated is taken by the pipe o at the top of the boiler body and conducted by the pipe p towards the
<Desc / Clms Page number 5>
internal superheater ±. and strongly overheated. In this state, it is conducted by the tubes g to the coils completely immersed in the water of the boiler where the superheated steam gives up the heat of superheating to the water, evaporating a part of the water corresponding to the number of calories transmitted . The steam then leaves the evaporating coil k at about the saturation temperature and enters a coil pu an overheating coil g, is overheated here again and then admitted to the machine through the pipes n to develop heat. power.
The superheat tubes g @@ @@, arranged around the entire perimeter of the hearth, are relatively long and only the inner half of the tubes is exposed to the action of hot gases.
This arrangement of the superheaters f and g together with the evaporating coil k still presents particular advantages. The path taken by the steam from the steam inlet 2 of the boiler a to the machine is quite long. The relatively large steam content of these pipes, corresponding in effect to a larger steam manifold and a small heat accumulator, smooths out fluctuations in steam uptake and allows for a quiet uptake of steam. steam even with a small capacity of water and steam to the generator. The heating surfaces are joined to the generator in an exceptionally favorable way without causing appreciable heat losses.
With the exception of the upper body g, of the boiler, the latter including the superheaters consists only of a pipe with small diameter tubes. When the body is made of sufficiently thick sheet metal, the generator can therefore supply steam at maximum pressure.
In Fig. l, t designates a food water heater, traversed by the waste gases which escape towards the chimney and which transmit part of their calories to
<Desc / Clms Page number 6>
the water circulating in the heating coil s ..
Figs. 4, 5 & 6 mo @@ rent an embodiment for small installations. It will be noted in these drawings that the upper body a rests on the supports v and 'II. The supports v1 can be replaced, as shown in dotted lines, by large diameter pipes serving as a connection between the boiler and a machine. vertical steam adjacent to the first, as shown in dotted lines in the
Fig. 4 and 6. In this way, a very compact assembly is obtained, the weight of the generator can be considered as -mass of inertia for the bearings of the crankshaft, which contributes to suppress the vibrations of the machine-, the latter being mounted on a base forming blue with the foundation of the boiler.
The assembly of the machine with the stationary / boiler is as perfect as in the locomotives / horizontals in use to date; but this new embodiment makes it possible to employ a much higher pressure, than that in use in installations of conventional construction and, consequently; operation becomes more economical. Most of the tubular supports can be filled with water, which is then reheated by the steam from the receiver so as to be able to supply purified and reheated feed water.
CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.