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Foyer à combustible pulvérulent, en particulier pour les locomotives*
Lorsqu'on veut chauffer au moyen de poussier de charbon des chaudières de locomotives de construction usuelle, on dispose uniquement, comme chambres de combustion, de la boite à feu et du cendrier se trouvant en-dessous. Les particules du poussier qui ne sont pas complètement bru- ' lées lorsqu'elles atteignent la paroi tubulaire sont re- froidies dans les tubes de fumées ou de chauffage dans une mesure telle qu' elles s'éteignent et sont évacuées non brûlées.
Si l'on veut brûler complètement le poussier de char-
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bon dans la chambre de combustion très petite, en compa- raison des installations de chaudière fixes, d'une chau- dière de locomotive, on doit raccourcir considérablement la durée de la combustion jusque des fractions de secon- de* La chambre de combustion peut aussi être rendue d'au- tant plus petite que le poussier et l'air sont mieux mé- langés ensemble, par le fait qu'on les oblige à se péné- trer de plus en plus par des tourbillonnements répétés. A cet effet, la flamme de poussier de charbon est plusieurs fois subdivisée.
On a réalisé jusqu' présent la subdivi- sion de la flamme de poussier en disposant côte à côte une rangée de tuyères individuelles, de telle sorte qu'à l'avantage d'une plus faible longueur de flamme et d'un temps de combustion plus court s'oppose alors l'inconvé- nient d'une constitution moins simple de l'installation.
Suivant une partie essentielle de la présente invention, on réalise une subdivision intense de la flamme d'une manière plus simple telle que l'installation soità peine plus compliquée qu'en cas d'emploi d'une seule tuyère pour toute la quantité de combustible. On prévoit \ cet effet des tubes de tuyères pourvus de nombreuses ouvertures de sortie verticales, de préférence en forme de fentes, pour le mélange de poussier et d'air ; ces ouvertures sont ré- parties sur toute la longueur du tube de tuyère et lais- sent s'échapper le mélange en jets fins transversalement au sens de la longueur du tube. Ces fentes sont en outre exécutées avec des arêtes vives vers la chambre foyer de façon qu'il se produise à l'entrée dans la chanbre de foyer un fort tourbillonnement.
Les tubes de tuyères sont logés dans la partie inférieure de la boîte à f eù et sont faits avantageusement de deux tubes rectilignes q,ui sont placés en face l'un de l'autre. Dans des cas particuliers, ont peut donner aux tubes de tuyères une forme annulaire ou u-
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ne autre forme recourbée. 11 est essentiel que des jets de même direction se rencontrent car onévite ainsi la for-' dation de flammes en dards de chalumeau et on provoque de nouveau un fort tourbillonnement.
Il est encore important pour une combustion convenable, et sans résidus, des parti- ; cules de poussier, d'amener de l'air supplémentaire, autant' que possible à l'état réchauffé, de manière que les parti cu- les de poussier soient de nouveau mises en tourbillonnement avec l'air, servant de véhicule et soient amenées a brûler rapidement.
Si on a prévu dans la boite à feu un écran, la combustion doit se faire autant qu e possible en-dessous de celui-ci*
Dans le cas de l'amenée du mélange de poussier et d'air au moyen de tubes de tuyères pourvus sur toute leur longueur de fentes verticales transversales débouchant dans la cham- bre de foyer, il peut se faire, si le diamètre du tube rester le même, en particulier dans le cas de tubes rectilignes à introduction du poussier d'un seul côté, que le mélange de poussier et d'air ait une vitesse inégale, c'est à dire que la vitesse peut diminuer vers l'extrémité du tube de tuyère, ce qui conduit à des dépôts de poussier et éventuellement à l'obstruction des fentes* Eh outre, si la vitesse de sor- tie du mélange de combustible et d'air est minime,
la flamme' peut facilement se propager dans les ouvertures des tuyères et provoquer une destruction rapide de celles-ci. Pour ces motifs, le tube de tuyère va en s'amincissant dans le sens du mouvement du mélange de combustible et d'air, en concor- dance avec les sections de fentes de sortie, et chaque fente du tube de tuyère est refroidie d'une manière appropriée.
Le refroidissement se fait avantageusement'.au moyen de corp,s de refroidissement disposé vers la chambre de foyer et pour- vus de fentes qui sont placées devant les fentes de sortie
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transversales du tube de tuyère et qui sont plus larges que ces dernières* Avec un semblable dispositif de refroi- dissement, la surface refroidie exposée au rayonnement direct du feu est relativement grande. L'effet de refroi dissement peut ainsi devenir plus grand que c' est absolu- ment nécessaire pour protéger les tuyères.
Il en résulte que la chambre de foyer peut, en particulier lorsqu'elle a de petites dimensions, être refroidie inutilement pré- cisément à l'endroit où, en vue d'un bon allumage et d'u- ne combustion intensive, il est désirable d' avoir une tem- pérature aussi haute que possible, de sorte que la vites- se d'allumage ou de combustion se trouve diminuée. Moyen- nant une conformation appropriée des corps de refroidis- sement, on peut produire une extraction réduite de chaleur de la chambre du foyer.
Les corps de refroidissement reçoi- vent 'IL cet effet de préférence une section transversale à angle aigu ou une section analogue, par exemple une sec- tion triangulaire et ils sont disposés avec l'arête à an- gle aigu tournée vers la chambre du foyer de façon que la section des corps de refroidissement augmente avec l'ac- croissement de la distance de la chambre de foyer. Pour tenir compte de la forte sollicitation par la chaleur des nervures pleines reliant les corps de refroidissement, ces nervures sont subdivisées.
En vue d'améliorer l'évacuation de la chaleur, les aubes directrices conduisant le mélan- ge d' air et de poussier dans la fente formée entre les nervures sont faites en cuivre ou en un autre métal à conductibilité calorifique élevée et sont fixées entre le tube d'amenée aminci et les corps de refroidissement d'une manière appropriée, par exemple par simple serrage.
Dans le cas de tuyères refroidies par de l'eau, le corps de re- froidissement est avantageusement parcouru par une partie de l' eau de la chaudière ou par l'eau d' il alimentation de la
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chaudière A cet effet l'eau de la chaudière est amenée au corps de refroidissement en venant de l'endroit de la chaudière ou il règne la température la plus basse et el- le s'écoule alors, après échauffement dans ce corps, par suite de la différence des poids spécifiques et éventuel- lement avec mélange de vapeur, par une conduite montante, dans une partie plus élevée de lachaudière ou dans la cham. bre de vapeur.
Il est en outre essentiel, pour le refroidissement suf fisant des tuyères, de produire une circulation active de l'eau de la chaudière dans les corps de refroidisse- ment. Ce résultat est obtenu par le fait que les tuyaux montants, par lesquels l'eau de refroidissement retourne en un point plus élevé de la chaudière ou dans la chambre de vapeur de la chaudière, sont soumis au rayonnement di- rect du feu.
On peut par exemple ramener l'eau de refroi- dissement dans la chaudière, après qu'elle a parcouru les tuyères, au moyen d'un ou de plusieurs tubes se dirigeant vers le haut à l'intérieur de la boîte à feu, a une dis- tance appropriée, parallèlement à la paroi tubulaire de la chaudière, ces tubes débouchant dans le ciel du foyer ou bien dans la paroi tubulaire, ou encore au moyen de tu- bes s'élevant transversalement à la chambre du foyer vers la paroi de portesupérieure, servant en même temps de tu- bes de support et de refroidissement pour l'écran du foyer et débouchant dans la partie supérieure de la paroi de porte.
Dans le cas du refroidissement par l'eau d'alimenta- tion de la chaudière, la tuyère est placée dans la condui- te d'aspiration de la pompe alimentaire de la chaudière.
Lorsque le débit de la pompe reste constant, l'eau qui n'est pas nécessaire pour l'alimentation de la' chaudière retourne au tendeur par une vanne de changement de conne-
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non. Pour le refoulement de l'eau de refroidissement du tender vers la locomotive, on peut en outre prévoir une pompeparticuliere qui est par exemple actionnée par une machine auxiliaire del'installation de refoulement du poussier. davantage de cette disposition consiste en ce qui elle assure une circulation uniforme de l'eau du tender qui s'échauffe en cas de fonctionnement prolongé et qu'elle procure une aspiration absolument sûre dans le dispositif d'alimentation de la chaudière.
Dans les boîtes à feu dés locomotives, il y a fréquem- ment, comme on le sait, des voûtes formant écrans qui sont faites en pierres réfractaires et qui contribuent dans une mesure considérable à améliorer la combustion du combus- tible ou des gaz du foyer. Un inconvénient connu de ces autels est qu'ils se détériorent fréquement à cause des températures élevées auxquelles ils sont soumis. Dans les locomotives à poussier de charbon, cet inconvénient se fait sentir dans une mesure particulièrement forte de sorte quton a déjà essayé de refroidir les autels par des tubes d'eau ou des moyens analogues donnant des dispositions re- lativement compliquées.
Un refroidissement particulièrement efficace et simple des autels dans les foyers à poussier de charbon est obtenu par le fait que l'air supplémentaire né- cessaire pour la combustion est employé en vue du refroidis- sement. Ce résultat s'obtient le plus simplement par le fait que l'air supplémentaire est amené à la chambre du foyer au moyen d'un canal qui est disposé entre la paroi tubulai- re et la maçonnerie de la boite à feu et qui possède vers l'extérieur une ouverture disposée dans le sens de la marche.. cet air étant envoyé dans la chambre du foyer en-dessous de l'écran et le long de ce dernier.
Grâce à ce passage de l'air supplémentaire le long de
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l'écran du foyer, on obtient un très bon refroidissement de ce dernier et une plus grande durée d'existence de l'autel.
En même temps, l'air supplémentaire est complètement réchauf-, fé par le rayonnement du foyer sur l'écran, ce qui produit une température plus élevée de la chambre du foyer et par con- séquent une meilleure combustion.
Il est également avantageux de prévoir dans la paroi de porte un canal s'étendant vers le bas le long de la maçonne- rie de la boîteà feu et amenant de l'air supplémentaire dans la partie postérieure de la boite à feu. La paroi de porte est en même temps mise ainsi à l'abri de l'action des flam- mes en dards de chalumeaux. Pour empêcher en outre un refou- lement du courant d' air supplémentaire, à l'entrée dans la chambre du foyer, vers la paroi de porte, on a prévu au-des.!.. sus de l'orifice intérieur du canal une saillie formant écran en matière réfractaire, saillie par laquelle le courant d'air supplémentaire qui s'élève est détourné vers la chambre du foyer et maintenu écarté de la paroi de porte.
Dans les foyers stationnaires à poussier de charbon, on produit par mètre cube de chambre de foyer et par heure 150.000 a 500*000 calories, et dans les boîtes à feu de chau- dières ordinaires de locomotives Stephenson, on doit et on peut développer de 1,2 a 2 millions de calories. Les quantités de gaz de combustion ainsi formées sont tellement grandes qu'une particule de combustion ainsi formé poussier de char- bon doit parcourir en moins d'un quart de seconde l'espace de la tuyère à la paroi tubulaire. En ce court espace de temps,.' la combustion doit être complète.
Les particules de coke non encore brûlées sont refroidies tellement fortement contre la paroi tubulaire et dans les tubes du corps cylindrique de la chaudière -que la continuation de la combustion est impossible
Aux températures élevées développées et avec le 'temps
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très court disponible, il n'est pas possible de refroidir suffisamment dans la boîteà feu les particules de scories con tenues dans le poussier de charbon pour qu'elles atteignent déjà \ l'état durci la paroi tubulaire; au contraire elles sont encore alors à l'état liquide ou pâteux.
En rencontrant la paroi tubulaire, elles sont fortement refroidies, y res- tent adhérer et formant les obstructions de scories, bien con- nues et tant redoutées, Ces obstructions rendent progressi- venant de plus en plus difficile le passage des gaz chauds dans les tubes et réduisent le développement de vapeur.
Cet inconvénient est écarté par le fait que l'autel est disposé de telle fagon -dans la boite à feu et possède des di- mensions telles que la section libre de la boite à feu entre l'arête libre de l'écran et la paroi de porte est plus petite qu'entre l'arête de l'écran et le ciel du foyer. Grâce % cette disposition, la vitesse la plus grande des gaz de foyer, qui jusqu'il présent était atteinte après le passage autour de l'écran, \. peu près entre l'arête de l'écran et le ciel du foyer, -dans le sens horizontal, de façon que les particules de scories entraînées étaient projetées contre la paroi tubu- laire, est obtenue maintenant dans la section transversale en- tre l'arête de l'écran et la paroi de porte, dans la direction du ciel du foyer.
Il en résulte -que les particules de scories entraînées ne participent pas l'écoulement autour de l'écran et à la déviation suivant la voie horizontale dirigée vers la paroi tubulaire, mais conservent leur sens de mouvement reçu lors de la vitesse maxima et sont projetées contre le ciel du foyer. Elleseont granulées au contact de ce ciel de foyer re- froidi par l'eau, de sorte qu'elles ne peuvent plus adhérer à la paroi tubulaire.
Les accumulations de scories se formant sur les écrous desentretoises du ciel tombent après avoir atteint un grand développement et un grand poids, soit d'elles- mêmes, soit sous l'effet des vibrations de la marche, pour at-
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teindre le cendrier ou l'écran, où elles sont sans effet nui- sible. On peut également éviter les accumulations de scories a la paroi tubulaire de la chaudière de locomotive en dispo- sant à quelque distance de la paroi tubulaire une grille spé- ciale de granulation qui est formée par des tubes parcourus par de l'eau de la chaudière et qui provoque le durcissement des scories lorsqu'elles traversent la grille.
Pour renforcer l'effet de refroidissement, les tubes de la grille à scories peuvent être garnis d'ailettes ou d'organes équivalents*
Si malgré cela des scories adhèrent à la paroi tubulaire ou 1:1 la grille granuler, ces scories peuvent être éliminées facilement au moyen d'un dispositif racleu: qui peut être dé- placé le long de la paroi tubulaire de la chaudière ou des tubes de la grille scories.
Bien qu'on s'efforce de ne pas modifier ni agrandir le foyer ou la boîte à feu de chaudières de locomotive en cas de combustion de poussier de charbon, cela n'est pas toujours possible avec les espèces de charbon à forte teneur en .scories Il arrive toujours Que des particules de scories se collent a la paroi tubulaire de la boîte a feu en cas de forts débits de la chaudière et bouchent petit "a petit les ouvertures des tubes. Cette condition se maintient aussi longtemps que la température des gaz chauds devant la paroi tubulaire est supé- rieure à la température de fusion des scories.
Si l'on parvient a réduire la température des gaz chauds devant la paroi' tubu- laire de façon qu'elle soit inférieure au point de fusion des cendres, ces derniers se granulent et tombent hors du courant de gaz chaud ou bien sont entraînées avec ce courant dans les tubes et dans la boîte . fumée.
On peut obtenir ce résultat en prolongeant la chambre de combustion de la boîte sa. feu vers l'avant au-dessus de l'écran du foyer, c'est à dire en déplaçant la paroi tubulaire vers l'a
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Tant. Cette disposition augmente la surface de chauffe at- teinte par rayonnement, ce qui favorise l'émission de chaleur par les gaz chauds avant la paroi tubulaire.
Cette chambre de combustion supplémentaire peut être formée par une chambre cylindrique s'étendant dans le corps cylindrique de la chau- dière, chambre qui est accessible par un trou d'homme prévu dans le fond de la chaudière
11 est encore à remarquer que dans les locomotives chauf- fées au poussier de charbon, il se produit, après 1' arrêt des brûleurs, une chute rapide de chaleur dans lachaudiere vu que la maçonnerie incandescente, se refroidissant progressivement dans la chambre de foyer, ne peut fournir de la chaleur à la surface de chauffe de la chaudière que pendant un temps court.
Il est bien possible de mettre passagèrement en service, : pour 1'arrêter ensuite, un grand brûleur, mais cela nI est pas à conseiller car des apports trop considérables et brusqu es de chaleur provoquent des tensions inadmi @sibl s t une dété- rioration des points de sertissage, Pour cette raison, il est à conseiller de disposer un petit brûleur particulier qui sert en même temps de brûleur d'allumage et qui est logé en dehors des tuyères de brûleur situées dans les parois du bas de la boîte à feu, de préférence dans la partie inférieure du cen- drier.
Cette disposition pemet de maintenir la chaudière sous pression en cas d'interruption prolongée dans le fonctionne- ment et d' amorcer, lors de la mise en service des grands brû- leurs, l'allumage du poussier sans qu'on doiven avoir recours à un feu particulier de bois ou à desmeches.
L'invention va maintenant être expliquésà l'aide des des- sins qui* en représentent quelques exemples de réalisation.
La fige 1 montre la disposition générale du foyer a pous- sier de combustible suivant l'invention, appliqué à une chau- dière de locomotive.
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Les fige 2 et 3 montrent 1 plus grande échelle la dispos!- tion des tubes de tuy ère et ceux-ci en coupe longitudinale partielle.
Les fig. 4 et 5 montrent d'une manière analogue une varian- te des tubes de tuyères tandis que la fig. 6 montre le tube de tuyère en coupe transversale a plus grande échelle*
Les fige 7 et 8 montrent en coupe longitudinale et en cou- pe transversale la boîte à feu de la locomotive avec le dis- positif de foyer à combustible pulvérulent suivant la présen- te invention* ,
La fige 9 représente une variante de la fig. 7.
La fig. 10 montre schématiquement Une variante du tube de tuyère (tuy ère annulaire).
Les fige 11 et 12 indiquent schématiquement les conduites d'eau de refroidissement pour les tuyères.
Les fig. 13 et 14 sont des vues analogues a celles des fig.
7 et 8, avec des modifications de détails.
Les fige 15 A, B et C montrent schématiquement quelques particularités de la grille a granuler.
Les fig. 16 et 17 montrent en coupe longitudinale des boites à feu modifiées, convenant particulièrement pour des foyers brûlant des poussiers de charbon riches en scories.
La fig. 1 montre une partie de la chaudière de locomotive 1 avec la boite a feu 2, et du tender accouplé à la locomotive et portant le réservoir à combustible pulvérulent 3 et le ré- , servoir d* eau 4. Le poussier est amené aux tubes de tuyères 7 par le tuyau 9 au moyen d'une vis sans fin 5 et de l'air com- primé produit par la soufflerie 6 de façon a être a l'état de mélange d'air et de poussier. La soufflerie 6est avantageu- sement mise en rotation par une petite machine, par exemple une turbine à vapeur, tandis que suivant le dessin, une peti- te machine a vapeur à piston 8 actionne la vis de transport.
Le mélange de poussier et d'air passe des tubes de tuyères
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par un grand nombre de fines fentes 15 dans la boite à feu 2, on il brûle. Les tubes de tuyères 7 logés en-dessous de la boîte à feu 2 dans le cendrier possèdent dans ce but des fen- tes verticales 15 existant sur toute leur longueur et diri- gées transversalement à celle-ci (fig. 2 à 7 ).
Les tubes de tuyères 7 s'étendent de préférence sur les deux longs côtés de la boîte \ feu (fig. 8) mais ils peuvent aussi être dispo- sés contre les autres parois de la boîte à feu ou encore, com. me le montre schématiquement la fig. 10, être réunis pour former un seul tube de tuyère annulaire 7a, Ce qui est essen- tiel, c'est que des flammes de mené direction se rencontrent toujours au milieu, car on évite ainsi la formation de flam- mes en dards de chalumeau et la combustion est accélérée par le fort tourbillonnement répété. Au-dessus et en-dessous des tubes de tuyères 7 se trouve la maçonnerie Il qui sert à la fois d'accumulateur de chaleur et facilite l'allumage du poussier pendant le fonctionnement.
Lorsqu'on emploie les longs tubes de tuyères, si la section transversale restait la même il y aurait de grandes différences dans la vitesse d'écoulement à l'intérieur des tubes et par conséquent aussi dans la vitesse de sortie des jets de poussier ; est par conséquent avantageux de- faire aller les tubes en s'amincissant dans le sens de la longueur, en concordance avec les fentes de sortie prévues (fig. 3 et 5 ). En vue d'éviter même en cas d'un débit minime de la chaudière, ce qui correspond à une vitesse modérée de 1' air, une rentrée des flammes dans les tubes de tuyères, les fen- tes de sortie sont refroidies spécialement.
Comme on le voit aux fig.23 et 3 le tube de tuyère 7 est fermé vers le coté du feu par le corps de refroidissement 12, pourvu également de fentes transversales 16 qui correspondent aux fentes 15 du tube 7 et par lesquelles le mélange de combustible et d'air entre dans la chambre du foyer. Le fluide de refroidissement
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entre dans le corps de refroidissement en 13, circule autour de toutes les fentes 16 et quitte le corps de refroidissement en 14.
Les fige 4 à 6 montrent un autre mode de refroidissement.
Le corps de refroidissement consiste ici en deux tubes 13a et 12b, pourvus de nervures 17. Les nervures 17 sont dispo- sées de façon qu' il se forme entre elles des fentes 16 qui se trouvent placées devant les fentes 15 des tuyères 7. Ces nervures 17 conduisent de leur côté la chaleur au fluide de refroidissement circulant dans les tuyaux 12a et 12b,
Pour faciliter l'entrée uniforme du mélange de poussier et d' air dams les fentes dirigées transversalement a la di- rection du mouvement du mélange, les parois du tube 7 sépa- rant les fentes 15 l'une de l'autre ont reçu la forme d'aubes directrices 20, qui font dévier le courant de mélange vers les fentes 16.
Les arêtes de ces aubes vers la chambre du foyer sont aiguës et la 'fente 15 formée par ces aubes est plus étroite que la fente 16 située en avant. Il en résulte que le mélange de poussier et d'air pénètre dans la fente 16 et dans la chambre du foyer avec une formation intense de tourbillon immédiatement avant l'allumage.
Suivant les fig. 4à6, les nervures 17 sont divisées par un joint de séparation 18 pour que les deux corps de refroi- dissement 12a et 12b puissent se mouvoir librement sous l'ef- fet des tensions dues à la chaleur. Les deux corps de refroi- dissement sont parcourus par l'eau de manière que le fluide de refroidissement pénètre par le tuyau 13 dans le corps de refroidissement 12b, passe par un tube de jonction 19 dans le corps de refroidissement 12a qu'il parcourt également pour sortir en 14.
Les corps de refroidissement 12a et 12b possè- dent une section transversale formant un angle aigu, par exem- ple une forme triangulaire (fig. 6) et sont disposés dans - la maçonnerie de telle manière que la projection des surfaces
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de refroidissement atteinte par le rayonnement du feu est aus- si petite que possible. Les aubes directrices 20 (fig. 2) qui sont faites avantageusement en un métal de grande conductibi- lité calorifigue, par exemple en cuivre, se trouvent entre les corps de refroidissement 12a, 12b et le tube d'amenée 7 et sont pressées à l'aide de ce dernier, par des vis 21, sur les surfaces prévues pour les recevoir sur les corps de re- froidissement.
Comme on l'a déjà mentionné, on peut employer comme agent de refroidissement pour les corps de refroidissement de lava.. peur ou de l'eau, qui est empruntée par exemple à la chaudière
Les fige 7,8 et 9 montrent des dispositifs pour 1' amenée et l'évacuation de l'eau de chaudière circulant dans les corps de refroidissement 12a et 12b,
L'eau de chaudière sort par exemple d'un trou de nettoya- ge existant 22 (fig.7) et se rend par un ou plusieurs tuyaux
13 au corps de tuyère 7, parcourt ce dernier et s'élève par un ou plusieurs tuyaux 24 s'étendant vers le haut à uns cer- taine distance de la paroi tubulaire 23 de la chaudière, paral.
lèlement à cette paroi, à l'intérieur de la boite à feu 2, pour revenir dans la chaudière en 25 ou 26, Les tuyaux mon- tants 24 sont sertis a la roulette, au-dessus des tubes de fumée 27, en 25, dans la paroi tubulaire 23 et peuvent alors être resertis et nettoyés éventuellement par l'ouverture du dôme de la chaudière, ou bien ils se prolongent tout droit et sont sertis en 26 dans le ciel de foyer 28 et sont alors ac- cessibles par des orifices situés vers le haut. La distance entre les tubes montants et la paroi tubulaire 23 est choisie telle que les tubes de fumée ou de chauffage 27 peuvent en cas de besoin être dudgeonnés à nouveau. En outre cette dis- position assure la protection de la paroitubulaire sensible de façon à lui éviter un rayonnement trop intense du foyer.
Les tubes montants 24 séparent en outre à l'état granulé
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une grande partie des scories liquides désagréables, avant leur entrée dans les tubes de-fumée 27 et réduisent ainsi le danger d'obstruction* La fig. 9 montre une autre disposition.
Dans ce cas, l'eau de la chaudière s'écoule également, d'une ouverture de nettoyage 22 existante, par un ou plusieurs tubes 13, vers le copps de tuyère 7, parcourt ce dernier et s'élève ensuite par un ou plusieurs tubes 30 traversant la chambre 2 du foyer pour arriver à la partie supérieure de la paroi de porte 29 et revenir dans la chaudière en 31. Ces tubes 30 servent en même temps, d'une manière connue en elle-même, de tubes de support et de refroidissement pour l'écran 32. Les' tubes 30 traversant la chambre de foyer 2 de même que les tu- bes 24. des fig* 7 et 8 provoquent une circulation intense de l'eau de chaudière dans les tuyères.
On peut aussi employer comme fluide de refroidissement l'eau d'alimentation de la chaudière. Suivant la fige, 11, l'eau d'alimentation s'écoule d'une bâche à eau d'alimentation 4, au moyen de la conduite 13, dans la tuyère 7 disposée dans la boîte a feu 2, pour gagner une pompe normale d'alimenta- tion 33 qui aspire 1' eau à travers la tuyère et la refoule au moyen d'une vanne de renversement 34, dont la position est réglée de la cabine de la locomotive, soit, en vue de l'ali[- mentation, dans la chaudière 1, soit dans le réservoir d'eau 4 par le tube 35. La pompe refoule uniquement la quantité d'eau nécessaire pour le refroidissement de la tuyère.
Pour qu'en cas de variation des conditions de fonctionnement, il ne soit pas nécessaire de faire varier la marche de la pompe qui a été réglée pour un débit uniforme en conformité avec les be- soins du refroidissement de la tuyère, le réglage de l'alimen- tation ou de la quantité d'eau d'alimentation se fait unique- ment par changement des connexions au moyen de la vanne de . renversement 34, par le fait que suivant les conditions de
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fonctionnement, on fait refouler l'eau d'alimentation par la conduite 36 dans la chaudière ou bien on la renvoie par la conduite 35 dans le réservoir d'eau d' alimentation.
Suivant la fige 12, on refoule au moyen d'une pompe parti- culière à eau de refroidissement 38 de l'eau d'alimentation, du tender 4 de la locomotive, par la tuyère 7, dans une tu- bulure d;aspiration 37. De la, 1' eau récnauffée dans les tuyè- res retourne, en cas d'arrêt de la pompe d' alimentation de chaudière 33, également raccordée à la tubulure 57, par la conduite 39 dans le tender 4. Si au contraire la pompe ali- mentaire 33 est en service, une partie ou la totalité de
Il eau réchauffée dans les tuyères 7, est refoulée d'une ma- nière connue, par le réchauffeur 40 dans la chaudière. L'eau du tender peut également, par la tubulure 37 d' aspiration, être conduite directement par la conduite 39 à la pompe ali- mentaire 33.
La pompe d' eau de refroidissement refoule l'eau vers la pompe alimentaire 33, de sorte qu e cette dernière as- pire de façon absolument sûre de l'eau fortement réchauffée.
Une condition essentielle d'une combustion convenable et complète des particules de poussier est l' amenée appropriée d'air supplémentaire dans la chambre de combustion, S'il y a dans celle-ci un écran 52, on introduira l'air supplémentaire dans la boite à feu 2 en-dessous de l'écran 53*Les fig. 1,7 9,13,16 et 17 montrent une semblable amenée de l'air supplé- mentaire en-dessous de l'écran 52. A cet effet, on a disposé contre la paroi antérieure 41 du cendrier 42 sur toute la lar- geur de celle-ci, un canal 43 pourvu d'un clapet 44 réglable, ouvert dans le sens de la marche, par lequel l'air supplémen- taire entre dans le canal par suite du vent de la marche et de la dépression dans la chambre 2 du foyer.
L'air supplé- mentaire s'élève dans le canal 43 délimité vers le haut par la paroi antérieure 45 de la boite à feu et par la maçonnerie
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11 de celle-ci, et pénètre dans la chambre 2 en-dessous de l'écran 32 par une ouverture 46 ménagée dans la maçonnerie 11 sur toute la largeur de la chambre 2 du foyor. Apres l'entrée de l'air supplémentaire -dans cette chambre 2, cet air s'écou- le le long de l'écran 32, 11 en résulte d'une part que l'é- cran est refroidi et d'autre part que l'air froid entrant est réchauffé au contact des pierres chaudes de l'écran; cet air se dilate donc et prend plusieurs fois son volume anté- rieur.
Comme vers le haut l'espace pour l'air supplémentaire est limité par l'écran fixe 32, l'air se dilate vers le bas et vers l'arrière et pénètre ainsi avec un nouveau tourbil- lonnement' dan s'les flammes situées plus bas, produites par les tuyères fortement subdivisées 15; il se mélange convenable- ment au gaz du foyer ou au poussier incandescent et favorise ainsi leur combustion complète. Au moyen du clapet 44 disposé- à la paroi antérieure 41 du cendrier, on peut régler à volon- té la quantité d'air supplémentaire entrant dans la chambre de foyer 2.
Pour envoyer également a la partie postérieure de la boîte à feu de l'air supplémentaire en quantité suffisante, on a prévu du côté de la paroi de porte 29, dans la maçonnerie; 11 de la boîte à feu, des canaux 47 par lesquels de 1' air sup- plémentaire est refoulé dans la partie postérieure de la boî- te à feu. L'amenée d'air supplémentaire se fait ici d'une manière connue moyennant l'utilisation du vent de la marche, par le fait que les canaux 47 débouchent dans un canal collée-' teur 48 qui s'étend transversalement sur toute la largeur de la boîte *a feu 2, qui se prolonge des deux côtés de la boite à feu dans le sens de la marche et possède des ouvertures pour- vues de clapets de réglage.
Pour combattre le refoulement de l'air supplémentaire entrant vers la paroi de porte 29, lors de l'entrée dans la chambre du foyer, on a placé au-dessus
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de l'orifice intérieur du canal 47 une saillie 49 en forme de toit, en matière réfractaire, qui détourne le courant d'air supplémentaire ascendant vers la chambre du foyer ai l'écar- tant de la paroi de porte 29.
La paroi de porte est ainsi mise à l'abri également de l'action fie flammes en dards de chalumeau*
Pour empêcher le dépôt de masses de scories sur la paroi tubulaire 23 de la chaudière, il faut apporter un soin parti- culier \ la disposition et à la forme de l'écran 32, L'écran
32 (fig. 1 ) occupe une position plus plate en comparaison de la position actuelle indiquée en traits de chaînette, et il est prolongé vers la paroi de porte 29 de manière que la section transversale libre, désignée par les flèches x-x, de la chambre du foyer entre la paroi de porte et l'arête 32a de l'écran soit plus petite que la section libre, désignée par les flèches y-y, entre l'arête 32a de l'écran et le ciel
28 du foyer.
Les gaz du foyer qui jusqu'à présent attei- gnaient leur plus grande vitesse entre l'écran et le ciel du foyer, dans la flirection horizontale.vers la paroi tubu- laire 23, indiquée par la flècje z, atteignent maintenant leur vitesse maxima dans la section x-x tandis que lorsque les gaz sont détournés dans la section y-y, leur vitesse diminue déjà de nouveau. Les particules de scories relative- ment lourdes ne participent par conséquent pas à ce change- ment de direction mais continuent à. se mouvoir dans la direc- tion de mouvement obtenue dans la section x-x, in diqu é e par la. flèche Z1, et elles sont ainsi projetées contre le ciel de foyer 28 pour y être granulées.
La paroi tubulaire 23 n'est ainsi atteinte que par des gaz de foyer qui ne entrai- nent plus aucune scorie liquide et elle est à l'abri de la formation de dépôts de scories.
Les fige 13,14 et 15 montrent un autre moyen d' empêcher le dépôt de masses de scories sur la paroi tabulaire 23 On a
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disposé a cet effet devant la paroi tubulaire 23 une grille spéciale de granulation 50 qui est parcourue par de l'eau de la chaudière. Cette eau sort en 51 du corps cylindrique, passe par un coude dans le tambour 52 et se rend de 1à par les tubes 50, constituant la grille à scories, au ciel 28 du foyer. Les particules de scories mnt refroidies, par leur passage entre les tubes 50, au point qu'elles ne peuvent plus adhérer à la paroi tubulaire 23. Les tubes 50 sont net- toyés de temps en temps au moyen d'un racloir 53 qui peut tre déplacé le long des tubes.
La paroi tubulaire 23 peut aussi être nettoyée de la même manière par le racloir 53,
Pour renforcer l'effet de refroidissement, les tubes 50 sont pourvus d'ailettes 54, Ces ailettes peuvent, être dispo- sées soit dans le sens, de l'axe longitudinal de la chaudière, comme le montre la fig. 15A, où la flèche indique la direc0 tion de l'axe longitudinal, soit perpendiculairement à cette direction, comme le montre la fig. 15B, soit obliquement à cette direction, comme l'indique la fig. 15C. Dans ce dernier
1 cas, dans lequel les ailettes 54 sont placées obliquement à 1' axe longitudinal de la chaudière, les ailettes forment en quelque sorte des p ersiennes.
Suivant les fig. 16 et 17, la chambre de combustion se trouvant au-dessus de l'écran 32 dans la boite à feu est pro- longée vers l'avant au-delà de l'écran.
Par suite du déplacement de la paroi tubulaire 23 vers l' avant,la boîte à feu 2 ou plus exactement sa chanbre de combustion est allongée de l'espace 55. La chaabre de combus- tion allongée 55 forme poche à cendres (fig. 16) et est fer- mée du bas par un clapet 56. Le clapet 56 sert â retirer la scorie granulée de la chambre de combustion 55 et permet en outre 1' accès aux tubes de fumée ou de chauffage 27.
Suivant la fig. 17, la boîte à feu ou plutôt sa chambre de combustion 2 est apor prolongée par une chambre de combus-
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tion cylindrique 55a s'étendant dans le corps cylindrique.
Dans le fond du corps cylindrique, à l'endroit de la chambre de combustion 55a, on a disposé un trou d'homme 57 permettant l'accès aux tubes de chauffage et de fumée 27 et serrant en même temps au nettoyage de la chambre de combust tion
En vue d'entretenir une quantité de vapeur constante dans la chaudière lorsque les brûleurs des tuyères 7 sont ar- rêtés et en vue d'assurer l'allumage de ces derniers, on dis- pose avantageusement dans le cendrier 42 (fige 1) un petit brûleur particulier poussier de charbon 58, de construc- tion quelconque, qui sert en même temps de brûleur d'allu- mage. Le poussier est mené % ce brûleur par la tuyauterie
59.
Le brûleur est en outre entouré par une voûte d'allumage particulière 60 qui assure un allumage irréprochable du pous- sier au contact des pierres incandescentes.
Le foyer à poussier de combustible, qui a été décrit ci-dessus -et représenté principalement dans son application à un foyer de locomotive, et qui d'après les essais prati- ques, a donné de bons résultats, peut être employé aussi d'u- ne manière tout à fait analogue dans d'autres foyers sans que pour cela rienssit changé la caractéristique de l'invention.
Revendications.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Pulverulent fuel fireplace, especially for locomotives *
When it is desired to heat the boilers of locomotives of conventional construction by means of coal dust, one has only, as combustion chambers, the firebox and the ashtray located below. Particles of the dust which are not completely burnt when they reach the tubular wall are cooled in the flue or heating tubes to such an extent that they extinguish and are discharged unburned.
If you want to completely burn the coal dust
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good in the very small combustion chamber, in comparison with stationary boiler systems of a locomotive boiler, the combustion time must be considerably shortened to fractions of a second * The combustion chamber can also to be made so much smaller that dust and air are better mixed together, by the fact that they are forced to penetrate more and more by repeated vortices. For this purpose, the charcoal dust flame is subdivided several times.
The subdivision of the dust flame has hitherto been carried out by placing a row of individual nozzles side by side, so that the advantage of a shorter flame length and combustion time. shorter then comes the disadvantage of a less simple construction of the installation.
According to an essential part of the present invention, an intense subdivision of the flame is carried out in a simpler manner such that the installation is hardly more complicated than when using a single nozzle for the entire quantity of fuel. . For this purpose, nozzle tubes are provided with numerous vertical outlet openings, preferably slit-shaped, for the mixture of dust and air; these openings are distributed over the entire length of the nozzle tube and allow the mixture to escape in fine jets transversely along the length of the tube. These slits are also made with sharp edges towards the hearth chamber so that a strong swirling occurs at the entrance to the hearth chamber.
The nozzle tubes are housed in the lower part of the f eù box and are advantageously made of two rectilinear tubes q, ui are placed opposite one another. In special cases, the nozzle tubes may be given an annular or u-
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another curved shape. It is essential that jets in the same direction meet because this avoids the formation of flames into torch darts and again causes strong vortexing.
It is still important for a proper combustion, and without residues, of the particles; the dust particles, to supply additional air, as far as possible in the warmed state, so that the dust particles are again swirled with the air, serving as a vehicle and are brought to burn quickly.
If a screen is provided in the firebox, combustion must be done as much as possible below it *
In the case of the supply of the mixture of dust and air by means of nozzle tubes provided over their entire length with transverse vertical slots opening into the hearth chamber, it can be done, if the diameter of the tube remains the same, in particular in the case of rectilinear tubes with introduction of the dust from only one side, that the mixture of dust and air has an unequal speed, i.e. the speed may decrease towards the end of the nozzle tube, which leads to deposits of dust and possibly to clogging of the slots * In addition, if the outlet speed of the fuel and air mixture is minimal,
the flame can easily propagate in the openings of the nozzles and cause rapid destruction of the latter. For these reasons, the nozzle tube tapers in the direction of movement of the fuel and air mixture, in concordance with the outlet slot sections, and each slot of the nozzle tube is cooled by a suitable way.
The cooling is advantageously effected by means of cooling bodies disposed towards the hearth chamber and provided with slits which are placed in front of the outlet slits.
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cross sections of the nozzle tube and which are wider than the latter. With such a cooling device, the cooled surface exposed to the direct radiation of the fire is relatively large. The cooling effect may thus become greater than is absolutely necessary to protect the nozzles.
As a result, the hearth chamber can, in particular when it has small dimensions, be cooled unnecessarily precisely at the point where, with a view to good ignition and intensive combustion, it is necessary. It is desirable to have as high a temperature as possible, so that the ignition or combustion rate is reduced. By means of proper conformation of the cooling bodies, reduced heat removal from the firebox can be produced.
The cooling bodies receive this effect preferably an acute angled cross section or the like, for example a triangular section, and they are arranged with the acute angled ridge facing the firebox. so that the section of the cooling bodies increases with increasing distance from the firebox. To take account of the high heat stress of the solid ribs connecting the cooling bodies, these ribs are subdivided.
In order to improve heat dissipation, the guide vanes conducting the mixture of air and dust into the slot formed between the ribs are made of copper or other metal of high heat conductivity and are fixed between the thinned supply tube and the cooling bodies in a suitable manner, for example by simple tightening.
In the case of nozzles cooled by water, the cooling body is advantageously traversed by part of the water from the boiler or by the water supplied to the boiler.
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boiler For this purpose the water from the boiler is brought to the cooling body from the location of the boiler where the lowest temperature prevails and it then flows, after heating in this body, as a result the difference in specific weights and possibly with a mixture of steam, via a riser, in a higher part of the boiler or in the chamber. steam bre.
In addition, it is essential for sufficient cooling of the nozzles to produce an active circulation of the boiler water in the cooling bodies. This is achieved by the fact that the rising pipes, through which the cooling water returns to a higher point of the boiler or to the steam chamber of the boiler, are subjected to the direct radiation of the fire.
For example, the cooling water can be returned to the boiler, after it has passed through the nozzles, by means of one or more tubes leading upwards inside the firebox, a a suitable distance, parallel to the tubular wall of the boiler, these tubes opening out into the sky of the hearth or into the tubular wall, or by means of tubes rising transversely to the hearth chamber towards the wall upper door, serving at the same time as support and cooling tubes for the fireplace screen and opening into the upper part of the door wall.
In the case of cooling by boiler feed water, the nozzle is placed in the suction line of the boiler feed pump.
When the pump flow rate remains constant, the water which is not required to feed the boiler returns to the tensioner through a connection change valve.
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no. For the delivery of the cooling water from the tender to the locomotive, it is also possible to provide a particular pump which is for example actuated by an auxiliary machine of the dust delivery installation. more of this arrangement is that it ensures a uniform circulation of the water of the tender which heats up in the event of prolonged operation and that it provides an absolutely safe suction in the feed device of the boiler.
In locomotive fireboxes, as is well known, there are frequently vaults forming screens which are made of refractory stone and which contribute to a considerable extent to improving the combustion of the fuel or gases in the hearth. . A known drawback of these altars is that they frequently deteriorate due to the high temperatures to which they are subjected. In coal dust locomotives this drawback is felt to a particularly great extent so that attempts have already been made to cool altars by water pipes or the like giving relatively complicated arrangements.
Particularly efficient and simple cooling of the altars in coal dust hearths is achieved by the fact that the additional air required for combustion is used for cooling. This result is most simply obtained by the fact that the additional air is brought to the chamber of the fire by means of a channel which is disposed between the tubular wall and the masonry of the firebox and which has towards the outside an opening arranged in the direction of travel .. this air being sent into the chamber of the fireplace below the screen and along the latter.
Through this passage of additional air along
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the screen of the hearth, we obtain a very good cooling of the latter and a longer duration of existence of the altar.
At the same time, the additional air is completely heated by the radiation from the fireplace on the screen, which produces a higher temperature of the fireplace chamber and consequently better combustion.
It is also advantageous to provide in the door wall a channel extending downwardly along the masonry of the firebox and supplying additional air to the rear part of the firebox. At the same time, the door wall is thus protected from the action of the torch dart flames. In order to prevent further backflow of the additional air stream at the entrance to the firebox to the door wall, above the internal opening of the channel a projection forming a screen of refractory material, through which the additional air flow which rises is diverted towards the hearth chamber and kept away from the door wall.
In stationary coal-dust fireplaces 150,000 to 500,000 calories are produced per cubic meter of firebox per hour, and in the fireboxes of ordinary Stephenson locomotive boilers one must and can develop 1.2 to 2 million calories. The quantities of combustion gas thus formed are so large that a combustion particle thus formed in coal dust must travel in less than a quarter of a second through the space from the nozzle to the tubular wall. In this short space of time ,. ' combustion must be complete.
The unburnt coke particles are cooled so strongly against the tubular wall and in the tubes of the cylindrical boiler body - that further combustion is impossible.
At the high temperatures developed and over time
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very short available, it is not possible to cool enough in the firebox the slag particles contained in the coal dust so that they already reach the hardened state of the tubular wall; on the contrary, they are then still in the liquid or pasty state.
On meeting the tubular wall, they are strongly cooled, sticking to it and forming the well-known and much feared slag obstructions. These obstructions make it more and more difficult to pass hot gases through the tubes. and reduce vapor development.
This drawback is avoided by the fact that the altar is arranged in such a way -in the firebox and has dimensions such as the free section of the firebox between the free edge of the screen and the wall. of door is smaller than between the edge of the screen and the sky of the fireplace. Thanks to this arrangement, the greatest speed of the hearth gases, which until now was reached after passing around the screen, \. roughly between the edge of the screen and the sky of the hearth, -in the horizontal direction, so that the entrained slag particles were thrown against the tubular wall, is now obtained in the cross-section between l edge of the screen and the door wall, in the direction of the sky of the fireplace.
The result is that the entrained slag particles do not participate in the flow around the screen and in the deflection along the horizontal path directed towards the tubular wall, but retain their direction of movement received at the maximum speed and are projected against the sky of the hearth. They are granulated on contact with this water-cooled firebox, so that they can no longer adhere to the tubular wall.
The accumulations of slag forming on the nuts of the sky struts fall after having reached a great development and a great weight, either by themselves or under the effect of the vibrations of walking, to attain.
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turn off the ashtray or screen, where they have no harmful effect. It is also possible to avoid the accumulation of slag in the tubular wall of the locomotive boiler by placing at some distance from the tubular wall a special granulation grid which is formed by tubes traversed by the water from the boiler. and which causes the slag to harden as it passes through the grid.
To enhance the cooling effect, the slag grate tubes can be lined with fins or equivalent components *
If, despite this, slag adheres to the tube wall or 1: 1 the grid granulate, this slag can be easily removed by means of a scraper device: which can be moved along the tubular wall of the boiler or the tubes of the slag grid.
While every effort is made not to modify or enlarge the hearth or firebox of locomotive boilers in the event of coal dust combustion, this is not always possible with high carbon species. Slag It always happens that slag particles stick to the tubular wall of the firebox in the event of high boiler flow rates and gradually block the openings of the tubes. This condition is maintained as long as the gas temperature. heat in front of the tubular wall is higher than the melting temperature of the slag.
If one succeeds in reducing the temperature of the hot gases in front of the tubular wall so that it is lower than the melting point of the ash, the latter will granulate and fall out of the hot gas stream or else are entrained with it. this current in the tubes and in the box. smoke.
This can be achieved by extending the combustion chamber of the box sa. fire forward above the hearth screen, i.e. by moving the tubular wall towards the
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So much. This arrangement increases the heating surface reached by radiation, which favors the emission of heat by the hot gases before the tubular wall.
This additional combustion chamber may be formed by a cylindrical chamber extending into the cylindrical body of the boiler, which chamber is accessible through a manhole provided in the bottom of the boiler.
It should also be noted that in locomotives heated with coal dust, after stopping the burners, there is a rapid drop in heat in the boiler, since the incandescent masonry, gradually cooling in the hearth chamber, takes place. can only supply heat to the heating surface of the boiler for a short time.
It is quite possible to put a large burner into service temporarily, and then to shut it down, but this is not advisable because too considerable and sudden heat inputs cause inadmissible voltages and a deterioration of the crimping points, For this reason, it is advisable to have a special small burner which also serves as an ignition burner and which is housed outside the burner nozzles located in the bottom walls of the firebox, preferably in the lower part of the ashtray.
This arrangement makes it possible to maintain the boiler under pressure in the event of a prolonged interruption in operation and to initiate, when the large burners are put into service, the ignition of the dust without having to resort to a particular wood or desmeches fire.
The invention will now be explained with the aid of the drawings which represent some exemplary embodiments thereof.
Fig. 1 shows the general arrangement of the fuel dust furnace according to the invention, applied to a locomotive boiler.
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Figures 2 and 3 show on a larger scale the arrangement! - arrangement of the nozzle tubes and these in partial longitudinal section.
Figs. 4 and 5 show in an analogous manner a variation of the nozzle tubes while FIG. 6 shows the nozzle tube in cross section on a larger scale *
Figs 7 and 8 show in longitudinal section and in cross section the firebox of the locomotive with the pulverulent fuel hearth device according to the present invention *,
Fig. 9 represents a variant of fig. 7.
Fig. 10 schematically shows a variant of the nozzle tube (annular nozzle).
Figures 11 and 12 show schematically the cooling water pipes for the nozzles.
Figs. 13 and 14 are views similar to those of FIGS.
7 and 8, with modifications of details.
Figs 15 A, B and C schematically show some features of the grid to be granulated.
Figs. 16 and 17 show in longitudinal section modified fireboxes, particularly suitable for hearths burning coal dust rich in slag.
Fig. 1 shows part of the boiler of locomotive 1 with the firebox 2, and of the tender coupled to the locomotive and carrying the powder fuel tank 3 and the water tank 4. The dust is fed to the fuel tubes. nozzles 7 through pipe 9 by means of an endless screw 5 and the compressed air produced by the blower 6 so as to be in the state of a mixture of air and dust. The blower 6 is advantageously rotated by a small machine, for example a steam turbine, while according to the drawing, a small piston steam machine 8 operates the conveying screw.
The mixture of dust and air passes through the nozzle tubes
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by a large number of fine slits 15 in the firebox 2, it burns. The nozzle tubes 7 housed below the firebox 2 in the ashtray have for this purpose vertical slots 15 existing over their entire length and directed transversely thereto (Figs. 2 to 7).
The nozzle tubes 7 preferably extend over the two long sides of the firebox (Fig. 8), but they can also be arranged against the other walls of the firebox or else, com. shows it to me schematically in fig. 10, be joined together to form a single annular nozzle tube 7a, What is essential is that the directional flames always meet in the middle, as this avoids the formation of torch-shaped flames and the combustion is accelerated by the repeated strong swirling. Above and below the nozzle tubes 7 is the masonry II which serves both as a heat accumulator and facilitates the ignition of the dust during operation.
When using the long nozzle tubes, if the cross section remained the same there would be great differences in the flow velocity inside the tubes and therefore also in the exit velocity of the dust jets; It is therefore advantageous to make the tubes go thinning in the length direction, in accordance with the exit slots provided (fig. 3 and 5). In order to avoid even at a low flow rate of the boiler, which corresponds to a moderate air speed, a re-entry of the flames into the nozzle tubes, the outlet vents are specially cooled.
As seen in figs. 23 and 3, the nozzle tube 7 is closed towards the side of the fire by the cooling body 12, also provided with transverse slots 16 which correspond to the slots 15 of the tube 7 and through which the fuel mixture and air enters the fireplace chamber. Coolant
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enters the cooling body at 13, circulates around all of the slots 16 and leaves the cooling body at 14.
Figures 4 to 6 show another mode of cooling.
The cooling body here consists of two tubes 13a and 12b, provided with ribs 17. The ribs 17 are arranged in such a way that slits 16 are formed between them which are placed in front of the slits 15 of the nozzles 7. These ribs are formed between them. ribs 17 for their part conduct heat to the cooling fluid circulating in pipes 12a and 12b,
To facilitate the uniform entry of the mixture of dust and air into the slits directed transversely to the direction of movement of the mixture, the walls of the tube 7 separating the slits 15 from each other have received the pressure. form of guide vanes 20, which deflect the mixture stream towards the slots 16.
The ridges of these vanes towards the hearth chamber are sharp and the slit 15 formed by these vanes is narrower than the slit 16 in front. As a result, the mixture of dust and air enters slot 16 and the firebox chamber with intense vortex formation immediately before ignition.
According to fig. 4 to 6, the ribs 17 are divided by a separating joint 18 so that the two cooling bodies 12a and 12b can move freely under the effect of the stresses due to the heat. The two cooling bodies are traversed by water so that the cooling fluid enters through the pipe 13 into the cooling body 12b, passes through a junction tube 19 into the cooling body 12a which it also passes through. to exit in 14.
The cooling bodies 12a and 12b have a cross section forming an acute angle, for example a triangular shape (fig. 6) and are arranged in the masonry in such a way that the projection of the surfaces
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cooling effect achieved by the radiation from the fire is as small as possible. The guide vanes 20 (fig. 2), which are advantageously made of a metal of high heat conductivity, for example copper, are located between the cooling bodies 12a, 12b and the supply tube 7 and are pressed together. 'using the latter, by screws 21, on the surfaces intended to receive them on the cooling bodies.
As already mentioned, it is possible to use as a cooling medium for the cooling bodies of lava or water, which is borrowed for example from the boiler.
Figures 7, 8 and 9 show devices for the supply and discharge of the boiler water circulating in the cooling bodies 12a and 12b,
Boiler water comes out, for example, from an existing cleaning hole 22 (fig. 7) and goes through one or more pipes.
13 to the nozzle body 7, passes through the latter and rises by one or more pipes 24 extending upwards at a certain distance from the tubular wall 23 of the boiler, paral.
Along with this wall, inside the firebox 2, to return to the boiler at 25 or 26, the riser pipes 24 are crimped with a roller, above the flue tubes 27, at 25, in the tubular wall 23 and can then be re-set and optionally cleaned through the opening of the boiler dome, or else they extend straight and are crimped at 26 in the hearth ceiling 28 and are then accessible through orifices located upwards. The distance between the rising tubes and the tubular wall 23 is chosen such that the smoke or heating tubes 27 can if necessary be expanded again. In addition, this arrangement protects the sensitive paroitubularis so as to prevent it from too intense radiation from the focus.
The upright tubes 24 further separate in the granulated state
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a large part of the unpleasant liquid slag, before entering the flue tubes 27 and thus reduce the danger of obstruction * Fig. 9 shows another arrangement.
In this case, the water from the boiler also flows, from an existing cleaning opening 22, through one or more tubes 13, to the nozzle copps 7, passes through the latter and then rises by one or more tubes 30 passing through the chamber 2 of the fireplace to arrive at the upper part of the door wall 29 and return to the boiler at 31. These tubes 30 at the same time serve, in a manner known per se, as support tubes and cooling for the screen 32. The tubes 30 passing through the hearth chamber 2 as well as the tubes 24 of Figures 7 and 8 cause intense circulation of boiler water in the nozzles.
The boiler feed water can also be used as coolant. According to the figure, 11, the feed water flows from a feed water tank 4, by means of the pipe 13, in the nozzle 7 arranged in the firebox 2, to gain a normal pump supply 33 which sucks the water through the nozzle and delivers it by means of a reversing valve 34, the position of which is adjusted from the locomotive cab, ie, with a view to ali [- mentation, in the boiler 1, or in the water tank 4 via the tube 35. The pump delivers only the quantity of water necessary for cooling the nozzle.
In order that in the event of variation of the operating conditions, it is not necessary to vary the operation of the pump which has been adjusted for a uniform flow rate in accordance with the needs of the cooling of the nozzle, the adjustment of the The feed or the quantity of feed water is made only by changing the connections by means of the valve. reversal 34, by the fact that according to the conditions of
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In operation, feed water is forced back through line 36 into the boiler or returned via line 35 to the feed water tank.
According to fig 12, the feed water from tender 4 of the locomotive is delivered by means of a special cooling water pump 38, through the nozzle 7, into a suction tube 37 In the event of the boiler feed pump 33, also connected to the pipe 57, being stopped, water returned to the nozzles returns through line 39 in the tender 4. If, on the contrary, the boiler feed pump is stopped. feed pump 33 is in operation, part or all of the
The water heated in the nozzles 7 is delivered in a known manner by the heater 40 into the boiler. The water in the tender may also, through the suction pipe 37, be carried directly through the pipe 39 to the feed pump 33.
The cooling water pump delivers the water to the food pump 33, so that the latter sucks up strongly heated water absolutely safely.
An essential condition for proper and complete combustion of the dust particles is the proper supply of additional air into the combustion chamber. If there is a screen 52 therein, the additional air will be introduced into the combustion chamber. firebox 2 below the screen 53 * Figs. 1, 7, 9, 13, 16 and 17 show a similar supply of additional air below the screen 52. For this purpose, the front wall 41 of the ashtray 42 has been placed over the entire width. geur thereof, a channel 43 provided with an adjustable valve 44, open in the direction of travel, through which the additional air enters the channel as a result of the wind of the course and the depression in the bedroom 2 of the foyer.
The additional air rises in the channel 43 delimited upwards by the front wall 45 of the firebox and by the masonry.
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11 thereof, and enters the chamber 2 below the screen 32 through an opening 46 formed in the masonry 11 over the entire width of the chamber 2 of the hearth. After the entry of the additional air -in this chamber 2, this air flows along the screen 32, 11 results on the one hand that the screen is cooled and on the other hand that the incoming cold air is heated in contact with the hot stones of the screen; this air therefore expands and takes up several times its previous volume.
As upwards the space for the additional air is limited by the fixed screen 32, the air expands downwards and backwards and thus penetrates with a new vortex 'in the flames situated. lower, produced by the strongly subdivided nozzles 15; it mixes well with the gas in the fireplace or the incandescent dust and thus promotes their complete combustion. By means of the valve 44 arranged at the front wall 41 of the ashtray, the quantity of additional air entering the firebox 2 can be adjusted as desired.
To also send to the rear part of the firebox additional air in sufficient quantity, the side of the door wall 29 has been provided in the masonry; 11 of the firebox, channels 47 through which additional air is forced into the rear part of the firebox. The additional air supply here takes place in a known manner by using the wind from the step, by the fact that the channels 47 open into an adhesive channel 48 which extends transversely over the entire width. of the firebox * 2, which extends on both sides of the firebox in the direction of travel and has openings provided with control valves.
To combat the backflow of additional air entering to the door wall 29, upon entering the firebox, we placed above
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from the internal orifice of the channel 47 a projection 49 in the form of a roof, made of refractory material, which diverts the additional upward air flow towards the hearth chamber away from the door wall 29.
The door wall is thus also protected from the action of torch dart flames *
In order to prevent the deposit of slag masses on the tubular wall 23 of the boiler, special care must be taken in the arrangement and shape of the screen 32.
32 (fig. 1) occupies a flatter position compared to the current position indicated in chain lines, and it is extended towards the door wall 29 such that the free cross section, designated by arrows xx, of the chamber of the focal point between the door wall and the edge 32a of the screen is smaller than the free section, designated by the arrows yy, between the edge 32a of the screen and the sky
28 of the foyer.
The gases of the hearth which until now reached their greatest velocity between the screen and the sky of the hearth, in the horizontal direction towards the tubular wall 23, indicated by the arrow z, now reach their maximum velocity. in section xx while when the gases are diverted into section yy, their velocity already decreases again. The relatively heavy slag particles therefore do not participate in this change of direction but continue to. move in the direction of movement obtained in section x-x, indicated by. arrow Z1, and they are thus projected against the hearth sky 28 to be granulated there.
The tubular wall 23 is thus only reached by combustion gases which no longer entail any liquid slag and it is protected from the formation of slag deposits.
Figures 13, 14 and 15 show another way of preventing the deposition of slag masses on the tubular wall 23.
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arranged for this purpose in front of the tubular wall 23 a special granulation grid 50 which is traversed by water from the boiler. This water leaves the cylindrical body at 51, passes through an elbow in the drum 52 and goes from 1à through the tubes 50, constituting the slag grate, to the ceiling 28 of the hearth. The slag particles have cooled, as they pass between the tubes 50, to the point that they can no longer adhere to the tubular wall 23. The tubes 50 are cleaned from time to time by means of a scraper 53 which can be moved along the tubes.
The tubular wall 23 can also be cleaned in the same way by the scraper 53,
To enhance the cooling effect, the tubes 50 are provided with fins 54. These fins can be arranged either in the direction of the longitudinal axis of the boiler, as shown in FIG. 15A, where the arrow indicates the direc0 tion of the longitudinal axis, or perpendicular to this direction, as shown in fig. 15B, or obliquely to this direction, as shown in FIG. 15C. In this last
1 case, in which the fins 54 are placed obliquely to one longitudinal axis of the boiler, the fins form a sort of peris.
According to fig. 16 and 17, the combustion chamber above screen 32 in the firebox is extended forward beyond the screen.
As a result of the displacement of the tubular wall 23 forwards, the firebox 2 or more exactly its combustion chamber is lengthened by the space 55. The elongated combustion chamber 55 forms an ash pocket (FIG. 16). ) and is closed at the bottom by a valve 56. The valve 56 serves to remove the granulated slag from the combustion chamber 55 and further allows access to the smoke or heater tubes 27.
According to fig. 17, the firebox or rather its combustion chamber 2 is apor extended by a combustion chamber
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cylindrical section 55a extending into the cylindrical body.
In the bottom of the cylindrical body, at the location of the combustion chamber 55a, a manhole 57 has been placed allowing access to the heating and smoke tubes 27 and at the same time tightening the cleaning of the combustion chamber. combustion
In order to maintain a constant quantity of steam in the boiler when the burners of the nozzles 7 are stopped and with a view to ensuring the ignition of the latter, there is advantageously placed in the ashtray 42 (freeze 1) a small particular charcoal dust burner 58, of any construction, which at the same time serves as an ignition burner. The dust is led% this burner by the piping
59.
The burner is also surrounded by a special ignition vault 60 which ensures flawless ignition of the dust in contact with the incandescent stones.
The fuel dust furnace, which has been described above - and shown principally in its application to a locomotive hearth, and which, according to practical tests, has given good results, can also be employed in various ways. A completely analogous manner in other homes without thereby changing the characteristic of the invention.
Claims.
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