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Perfectionnements aux chaudières à vapeur.
La présente invention concerne des perfectionne- ments aux chaudières à tubes d'eau qui ressortiront le mieux de la description qui suit et des dessins annexés, se rap- portant à une forme de réalisation de 1'invention, donnée à titre d'exemple.
La Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale de cette forme de réalisation.
La Fig. 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail.
La Fig. 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la ig.2.
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Les Figs. 4 et 5 sont des coupes à plus grande échelle, faites respectivement par les lignes 4-4 et 5-5 de la Fig. 1.
La. Fig. 6 est une coupe par la ligne 6-6 de la
Fig. 1.
La Fig. 7 est une coupe analogue à la Fig. 1, mon- trant une variante.
La Fig. 8 est une coupe par la ligne a-b de la
Fig. 7.
La Fig. 9 est une vue en perspective d'une partie de la Fig. 7, montrant une autre variante.
La Fig. 10 est une coupe par la ligne 10-10 de la
Fig. 9.
Les mêmes chiffres de référence désignent des piè- ces semblables sur les différentes figures.
Dans la forme de réalisation représentée, la chau- diere comprend un corps cylindrique à eau et à. vapeur 10 relié à des tubes d'eau au moyen de collecteurs montants 11 et 12 et de collecteurs descendants 13 et 14, les tubes étant divi- sés en un faisceau supérieur 15 et un faisceau inférieur 16, séparés de façon à ménager entre eux une chambre dans laquelle se trouve un surchauffeur 17.
La chaudière est munie d'une plaque de chicane 18 formant le prolongement d'une courte plaque déflectrice horizontale 19 située au-dessus des tubes 16, les collecteurs 20 et 21 du surchauffeur étant solidaires de cette plaque déflectrice; une plaque de chicane 22 est éga- lement placée en travers du faisceau supérieur 15 et les gaz passent de bas en haut sur les tubes 16, le surchauffeur 17 et par dessus la plaque 22, puis descendent vers un orifice de sortie des gaz entre les raccords 23 pour gagner un ré- chauffeur d'eau 24 dans lequel ils circulent de haut en bas vers un orifice de sortie situé à la partie inférieure.
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En-dessous de la chaudière se trouve une chambre de foyer 25 qui est de préférence assez élevée et qui peut être chauffée d'une manière usuelle quelconque; la forme de réa- lisation représentée comprend un chargeur 25a à grille en forme de chaîne, qui est de préférence muni de dispositifs de soufflage forcé.
Lorsqu'on brûle certains combustibles et en parti- culier avec certaines formes d'appareils de combustion, il y a une tendance à la formation d'escarbilles qui s'élèvent avec les gaz chauds et viennent adhérer aux tubes d'eau, de sorte que les passages des gaz entre ces tubes se bouchent en un temps relativement court.
En vue de surmonter les dif- ficultés provenant de cette formation d'escarbilles, on a disposé une ou plusieurs rangées de tubes d'eau s'étendant en travers du foyer dans le trajet des gaz chauds et de pré- férence à une distance relativement considérable en-dessous des tubes inférieurs de la chaudière proprement dite, de fa- gon que les escarbilles puissent être extraites des gaz chauds avant d'atteindre les tubes d'eau relativement rappro- chés les uns des autres etqueles gaz chauds eux-mêmes ne ten- dent pas à se diviser en courants séparés avant d'atteindre ces tubes d'eau relativement rapprochés.
On a représenté sur la Fig. 1 un semblable écran à escarbilles formé de deux rangées de tubes d'eau 26 et 27; ces tubes sont assez largement espacés dans le sens trans- versal de la chaudière, en comparaison des tubes 15 et 16, et les tubes de la rangée 26 sont de préférence quelque peu décalés tout au moins par rapport aux tubes 27, en partie pour des raisons mécaniques - parce que dans la construction représentée sur la Fig. 1 ces tubes pénétrent dans un collec- teur commun sensiblement dans le même alignement et en par- tie pour des raisons de fonctionnement en vue d'empêcher plus
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efficacement la formation, par les gaz, de courants séparés.
Les extrémités les plus basses des tubes 26 pénè- trent dans un collecteur transversal 28 à l'extérieur de la paroi postérieure 29 du foyer et les extrémités correspondan- tes des tubes 27 sont engagées dans un collecteur transver- sal 30, également à l'extérieur de la paroi 29. Les extrémi- tés antérieures des tubes 26 et 27 pénètrent dans un collec- teur transversal 31 en dehors de la paroi antérieure 32 de la chambre du foyer.
Le collecteur 28 est relié au corps cy- lindrique 10 par des tuyaux ou tubes de descente 33 disposés de place en place sur la longueur du collecteur 28 et du corps cylindrique 10, et le collecteur 30 est relié par des tuyaux ou tubes de montée 34, le nombre des tubes de descen- te 33 étant de préférence moindre que celui des tubes de mon- tée 34 et ces deux séries de tubes étant décalées l'une par rapport à l'autre comme on le voit le mieux à la Fig.6, de façon que les tubes d'une série puissent croiser ceux d'une autre série. Chacun des tubes 33, 34 est de préférence coudé en un point de sa longueur pour permettre au tube de céder élastiquement si ses deux extrémités tendent à se rap- procher l'une de l'autre.
La rangée de tubes 27 porte une cloison de chicane 36 s'étendant sur une partie de sa lon- gueur et la rangée de tubes 26 porte une cloison de chicane semblable, formée en partie de plaques 35 reposant sur les tubes et en partie par une rangée de plaques 35'entourant les tubes dans un but qui sera décrit avec plus de détails dans la suite.
Les tubes 26 et 27 traversent les parois 29 et 32 du foyer par des ouvertures relativement grandes disposées de fagon à permettre aux collecteurs 28,30 et 31 de se dépla- cer l'un par rapport à l'autre et par rapport au corps cylin-
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drique 10 sans endommager les parois. Ces ouvertures rela- tivement grandes peuvent être rendues sensiblement étanches aux gaz au moyen de deux plaques 29a entourant le tube et libres de se mouvoir verticalement dans des coulisses formées par des plaques 29b comme on le voit le mieux sur les Figs.
2 et 3. Les ouvertures des parois du foyer peuvent être munies d'une fermeture en tale disposée de fagon à s'adapter sur l'ouverture,cette fermeture étant de préférence munie d'une porte 29c au moyen de laquelle on peut avoir accès à l'ouverture pour nettoyer les tubes et détacher les escar- billes déposées sur les tubes 26 et 27.
Les gaz chauds venant de la grille 25a s'élèvent entre les tubes 26 et 27 et subissent une déviation du fait des chicanes 35 et 36, puis ils passent entre les tubes 15 et 16 de la chaudière et sortent entre les raccords 23. En passant entre les tubes 26 et 27, ils chauffent naturellement l'eau contenue dans ceux-ci et comme ces rangées sont reliées en série, l'eau et la vapeur s'élèvent par les tubes 26, pas- sent ensuite dans le collecteur 31, puis dans les tubes 27 et les tubes de montée 34 pour gagner le corps cylindrique à vapeur et à eau. L'eau passe de même de ce corps cylindri que à vapeur et à eau 10 par les tubes de descente 33, au collecteur 28.
Cette disposition assure une circulation dans les tubes de l'écran à escarbilles, tout-a-fait indépendamment de la circulation dans les tubes à eau 15 et 16 et leurs collecteurs respectifs de montée et de descente aboutissant dans le corps cylindrique 1 à vapeur et à eau. Ceci permet une circulation très rapide dans les tubes 26 et 27, ce qui est nécessaire évidemment parce que ces tubes sont soumis à l'action des gaz les plus chauds.
Les escarbilles chaudes
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heurtant les tubes et les chioanes de l'écran à escarbilles sont refroidies suffisamment pour adhérer à celui-ci, mais comme ces deux rangées de tubes sont largement espacées, il n'y a pas en général de formation de ponts entre les tubes des deux rangées et en outre, comme la masse d'escar- billes s'accumule à l'état plastique, elle s'écoule des tu- bes et des chicanes montées sur ceux-ci, lorsuq'elle s'y est accumulée en quantité considérable.
La masse d'escarbil- les ou scorie s'accumulant sur les tubes 26 et la chicane 35 est empêchée de s'écouler vers le bas le long des tubes jus- qu'à la paroi 29 du foyer par les grandes plaques 35', et est arrêtée par des plaques et obligée de tomber sur la cou- che de combustible située sur la grille 25a Pendant le temps mis par les gaz pour atteindre la série inférieure de tubes 16, la plus grande partiesdes escarbilles produisant des scories aura été enlevée des gaz, de sorte qu'il ne se produira que peu ou pas de dépÉt sur les tubes 16.
En outre, du fait que les rangées 26 et 27 sont placées à une distan- ce considérable endessous du faisceau 16, on empêche toute formation de courants séparés dus au refroidissement partiel d'une partie des gaz par ces tubes, parce que l'espace si- tué au-dessus de la rangée 27 est suffisant pour permettre aux gaz de se remélanger pour entrer dans les tubes 16 en étant à peu près uniformément chauffés, au lieu de présen- ter des courants de gaz relativement chauds et de gaz rela- tivement froids, comme ce serait le cas si les rangées 26 et 27 se trouvaient tout près des tubes 16.
L'enveloppe 37 est de préférence disposée de façon à couvrir les tubes 33 et 34 et elle peut être munie d'une ouverture 38 par laquelle on peut avoir accès à ces tubes ainsi qu'aux collecteurs descendants de la chaudière. Une poche à suie 39 a été représentée, avec une porte 40 parla-
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quelle on peut avoir accès aussi bien à l'arrière de la chaudière qu'à la poche à suie elle-même.
La Fig. 7 représente une variante dans laquelle on n'emploie qu'une seule rangée de tubes pour l'écran, à escarbilles, les tubes 27' étant reliés par leur extrémité supérieure à un collecteur transversal 30' dans lequel sont engagés des tubes de montée 34' pénétrant dans le corps cy- lindrique à vapeur et à eau 10. Les extrémités inférieures des tubes 27' pénètrent dans le collecteur 31' qui peut être relié à l'une ou l'autre de ses extrémités, ou aux deux, par des tuyaux de descente 33 Des rangées de plaques 27a repo- sant chacune sur deux tubes 27', comme le montre la Fig.8 s'étendent en travers de la chambre du foyer. Ces rangées sont séparées, comme on l'a représenté, pour permettre le passage du gaz entre les tubes 27'.
On a représenté le foyer alimenté au moyen d'un chargeur alimenté par dessous 25", à tirage forcé, la chambre de combustion comportant une paroi antérieure 32' et une paroi postérieure 29'. Dans cette forme de réalisation, les gaz s'élèvent comme précédemment entre les tubes 27' de l'é- cran à escarbilles, dans lesquels on entretient au moyen des tuyaux de descente 33 des tubes 27' et des tuyaux de mon- tées 34' une circulation qui est indépendante de la circula- tion dans les tubes 15 et 16 et leurs collecteurs.
Les tubes 27' peuvent être placés à intervalles désirés en travers du foyer et sont de préférence plus rapprochés que lorsqu'on emploie plusieurs rangées de tubes pour l'écran à escarbilles, Les tubes 27' traversent la paroi antérieure et la paroi pos- térieure du foyer par des ouvertures disposées de fagon à être maintenues fermées tout en permettant un mouvement ver- tical des tubes 27' par rapport à ces parois ; cesfermetures peuvent avoir la forme décrite et représentée à propos de la Fig.l.
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Une poche à suie 39'est munie d'une porte 40' par laquelle on peut avoir accès non seulement dans la poche à. suie mais aussi aux tubes 34'et aux collecteurs descendants, l'enveloppe 37' recouvrant les tubes 34
Au lieu de la disposition de plaques représentée à la Fig. on peut'avoir recours à celle représentée aux Figs.
9 et 10. Dans cette forme de réalisation, chaque tube 27 est entouré d'un manchon cylindrique en travers de la chambre du foyer, ces manchons étant avantageusement faits de deux parties semi-cylindriques 41 et 42 présentant des rainures intérieures engagées sur les rebords de pièces métalliques
43.
Si on le désire, ces manchons peuvent être employés pour une partie seulement des tubes 27 les plaques plates
27a étant employées pour le restant, ou bien les manchons peuvent être employés pour une partie seulement de la longueur des tubes 27
Bien que l'invention ait été représentée dans son application à une chaudière à tubes d'eau dont l'inclinaison est voisine de 1 horizontale, il va de soi qu'elle peut être appliquée à d'autres types dans lesquels il est désirable de séparer par un écran les escarbilles avant que les tubes d'eau relativement peu espacés et habituellement en quinconce soient atteints.
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Improvements to steam boilers.
The present invention relates to improvements to water tube boilers which will be most apparent from the following description and the accompanying drawings, relating to one embodiment of the invention, given by way of example.
Fig. 1 is a longitudinal vertical section of this embodiment.
Fig. 2 is a view on a larger scale of a detail.
Fig. 3 is a section through line 3-3 of ig.2.
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Figs. 4 and 5 are sections on a larger scale, made respectively by lines 4-4 and 5-5 of FIG. 1.
Fig. 6 is a section through line 6-6 of the
Fig. 1.
Fig. 7 is a section similar to FIG. 1, showing a variant.
Fig. 8 is a section through line a-b of the
Fig. 7.
Fig. 9 is a perspective view of part of FIG. 7, showing another variant.
Fig. 10 is a section through line 10-10 of the
Fig. 9.
Like reference numerals denote like parts in the different figures.
In the embodiment shown, the boiler comprises a cylindrical water and water body. steam 10 connected to water tubes by means of rising collectors 11 and 12 and descending collectors 13 and 14, the tubes being divided into an upper bundle 15 and a lower bundle 16, separated so as to leave between them a room in which there is a superheater 17.
The boiler is provided with a baffle plate 18 forming the extension of a short horizontal deflector plate 19 situated above the tubes 16, the manifolds 20 and 21 of the superheater being integral with this deflector plate; a baffle plate 22 is also placed across the upper bundle 15 and the gases pass from the bottom up over the tubes 16, the superheater 17 and over the plate 22, then descend to a gas outlet between the tubes. fittings 23 to gain a water heater 24 in which they circulate from top to bottom towards an outlet orifice located at the bottom.
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Below the boiler is a firebox 25 which is preferably quite high and which can be heated in any customary manner; the illustrated embodiment comprises a chain-shaped grid feeder 25a, which is preferably provided with forced blowing devices.
When certain fuels are burned, and in particular with certain forms of combustion apparatus, there is a tendency for the formation of scabs which rise with the hot gases and adhere to the water tubes, so that the gas passages between these tubes are blocked in a relatively short time.
In order to overcome the difficulties arising from this cinder formation, one or more rows of water tubes extending across the hearth have been arranged in the path of the hot gases and preferably at a relatively distance. considerably below the lower tubes of the boiler proper, so that the cakes can be extracted from the hot gases before reaching the water tubes relatively close to each other and the hot gases themselves do not do not tend to split into separate streams before reaching these relatively close together water tubes.
There is shown in FIG. 1 a similar screen with cinders formed of two rows of water tubes 26 and 27; these tubes are quite widely spaced in the transverse direction of the boiler, compared to tubes 15 and 16, and the tubes in row 26 are preferably somewhat offset at least from tubes 27, in part for mechanical reasons - because in the construction shown in Fig. 1 these tubes enter a common collector substantially in the same alignment and partly for operational reasons to prevent further
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effectively the formation, by gases, of separate streams.
The lower ends of the tubes 26 enter a transverse manifold 28 on the outside of the rear wall 29 of the fireplace and the corresponding ends of the tubes 27 engage in a transverse manifold 30, also at the rear. exterior of wall 29. The anterior ends of tubes 26 and 27 enter a transverse manifold 31 outside the anterior wall 32 of the firebox.
The manifold 28 is connected to the cylindrical body 10 by down pipes or tubes 33 arranged from place to place along the length of the manifold 28 and the cylindrical body 10, and the manifold 30 is connected by pipes or risers 34 , the number of the down tubes 33 preferably being less than that of the riser tubes 34 and these two series of tubes being offset with respect to each other as best seen in FIG. 6, so that the tubes of one series can cross those of another series. Each of the tubes 33, 34 is preferably bent at a point along its length to allow the tube to yield elastically if its two ends tend to move together.
The row of tubes 27 carries a baffle wall 36 extending part of its length and the row of tubes 26 carries a similar baffle wall, formed in part of plates 35 resting on the tubes and in part of a baffle wall. row of plates 35 'surrounding the tubes for a purpose which will be described in more detail below.
The tubes 26 and 27 pass through the walls 29 and 32 of the hearth by relatively large openings arranged so as to allow the manifolds 28, 30 and 31 to move with respect to each other and with respect to the cylinder body. -
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drique 10 without damaging the walls. These relatively large openings can be made substantially gas-tight by means of two plates 29a surrounding the tube and free to move vertically in slides formed by plates 29b as best seen in Figs.
2 and 3. The openings of the walls of the fireplace may be provided with a tale closure arranged to fit over the opening, this closure preferably being provided with a door 29c by means of which one can have access. at the opening to clean the tubes and detach the escar- balls deposited on the tubes 26 and 27.
The hot gases coming from the grid 25a rise between the tubes 26 and 27 and undergo a deflection due to the baffles 35 and 36, then they pass between the tubes 15 and 16 of the boiler and exit between the fittings 23. On the way between the tubes 26 and 27, they naturally heat the water contained in them and as these rows are connected in series, the water and the steam rise through the tubes 26, then pass into the collector 31, then in the tubes 27 and the riser tubes 34 to gain the cylindrical body with steam and water. The water passes in the same way from this cylindrical body as to steam and water 10 through the down tubes 33, to the collector 28.
This arrangement ensures circulation in the tubes of the cinders screen, quite independently of the circulation in the water tubes 15 and 16 and their respective up and down manifolds ending in the cylindrical body 1 and steam. with water. This allows very rapid circulation in the tubes 26 and 27, which is obviously necessary because these tubes are subjected to the action of the hottest gases.
Hot squashes
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striking the tubes and the chioanes of the cinder screen are cooled enough to adhere to it, but since these two rows of tubes are widely spaced, there is usually no formation of bridges between the tubes of the two. rows and furthermore, as the mass of carbuncles accumulates in a plastic state, it flows from the tubes and baffles mounted thereon, when it has accumulated therein in considerable quantity .
The mass of carbons or slag accumulating on the tubes 26 and the baffle 35 is prevented from flowing downwards along the tubes to the wall 29 of the hearth by the large plates 35 ', and is stopped by plates and forced to fall on the fuel layer on the grate 25a During the time taken by the gases to reach the lower set of tubes 16, most of the slag producing cinders will have been removed from the slag. gas, so that little or no deposit will occur on the tubes 16.
Furthermore, since the rows 26 and 27 are placed at a considerable distance below the bundle 16, any formation of separate streams due to the partial cooling of part of the gases by these tubes is prevented, because the space located above row 27 is sufficient to allow the gases to re-mix to enter tubes 16 by being more or less uniformly heated, instead of presenting relatively hot and relative gas streams. very cold, as would be the case if rows 26 and 27 were located very close to tubes 16.
The casing 37 is preferably arranged so as to cover the tubes 33 and 34 and it may be provided with an opening 38 through which it is possible to have access to these tubes as well as to the descending manifolds of the boiler. A soot pocket 39 has been shown, with a door 40 by-
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which can be accessed both at the rear of the boiler and at the soot pocket itself.
Fig. 7 shows a variant in which only one row of tubes is used for the screen, with cinders, the tubes 27 'being connected by their upper end to a transverse manifold 30' in which riser tubes 34 are engaged. 'penetrating into the steam and water cylindrical body 10. The lower ends of the tubes 27' enter the manifold 31 'which can be connected at one or the other of its ends, or at both, by means of Downspouts 33 Rows of plates 27a each resting on two tubes 27 ', as shown in Fig. 8 extend across the hearth chamber. These rows are separated, as has been shown, to allow the passage of gas between the tubes 27 '.
The fireplace is shown supplied by means of a charger fed from below 25 ", with forced draft, the combustion chamber comprising an anterior wall 32 'and a posterior wall 29'. In this embodiment, the gases rise as before between the tubes 27 'of the currant screen, in which a circulation which is independent of the circulation is maintained by means of the downpipes 33 of the tubes 27' and the risers 34 ' in tubes 15 and 16 and their collectors.
Tubes 27 'can be placed at desired intervals across the hearth and are preferably more spaced than when employing several rows of tubes for the weed screen. Tubes 27' pass through the front wall and the back wall. of the hearth by openings arranged so as to be kept closed while allowing vertical movement of the tubes 27 'relative to these walls; these closures may have the form described and shown with reference to Fig.l.
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A soot pocket 39 ′ is provided with a door 40 ′ through which one can have access not only in the pocket to. soot but also to the tubes 34 'and to the descending collectors, the casing 37' covering the tubes 34
Instead of the arrangement of plates shown in FIG. one can have recourse to that represented in Figs.
9 and 10. In this embodiment, each tube 27 is surrounded by a cylindrical sleeve across the chamber of the hearth, these sleeves being advantageously made of two semi-cylindrical parts 41 and 42 having internal grooves engaged on the edges. of metal parts
43.
If desired, these sleeves can be used for only part of the tubes 27 the flat plates
27a being used for the remainder, or the sleeves may be used for only part of the length of the tubes 27
Although the invention has been shown in its application to a water tube boiler whose inclination is close to horizontal, it goes without saying that it can be applied to other types in which it is desirable to screen the cinders before the relatively closely spaced and usually staggered water tubes are reached.
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