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PERFECTIONNEMENTS AUX PAROIS D'EAU ET AUX CHAUDIERES A PAROI D'EAU.
Cette invention a trait aux parois d*eau et aux chaudières à paroi d'eau du genre de celles quelque- fois employées pour constituer une ou plusieurs des pa rois ou écrans d'une chambre de chauffage, et plus par- ticulièrement au type de paroi d'eau employant des con- duits à eau relativement petits et assurant une circula- tion positive*
Les chambrer de chauffage des fours ou foyers de tous types, tant de combustion qu'électriques, pré- sentent la difficulté très sérieuse de l'isolement ou de
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la protection contre la chaleur, étant donné que les tem- pératures des gaz développés dans la chambre de chauffage et aussi la chaleur rayonnante des gaz ou solides incan- descents atteignent fréquemment une valeur extrêmement élevée, supérieure à 16500 C. dans beaucoup de cas.
Les parois des fours sont usuellement faites de matières ré- fractaires telles que la brique réfractaire, matières qui sont en général relativement mauvaises conductrices de la. chaleur. Il en résulte que la température de leur sur- face et de leur paroi est excessivement élevée pendant le fonctionnement en raison de la conduction, de la convec tion et du rayonnement et peut, dans beaucoup de cas, être très voisine de la température maximum du gaz dans le four ou même dépasser cette température lorsque la chaleur rayonnante est très grande. Pour protéger les parois, on a déjà proposé d'intercaler une surface considérable re- froidie par de l'eau soit à l'avant des parois,soit en partie oyée dans ces parois.
Ceci forme la "paroi d'eau* dont le rôle est d'absorber une quantité suffisante de chaleur pour empêcher de détériorer sérieusement les murs ou parois du four ou foyer et, dans le cas de parois d'eau et de chaudières combinées* le rendement total peut être augmenté dans une très grande mesure et la chaleur perdue par le rayonnement des parois du four peut être largement utilisée pour la production de vapeur.
Le prin- cipe fondamental du moyen consistant à prévoir une paroi refroidie par de l'eau est qu'on intercepte plus ou moins complètement la chaleur du four et qu'on protège les parois, et ce principe reste le marne, que l'eau qui se trouve dans les conduits soit simplement chauffée, ou qu'une partie ou la totalité de l'eau soit transformée en vapeur; cependant,
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dans la pratique, l'emploi d'une paroi d'eau comme chau" dière présente de nombreuses difficultés que ne présente pas la paroi d'eau directe.
Les parois d'eau jouant uniquement le rôle, de protéger les parois de la chambre de chauffage sont évidemment nécessaires en premier lieu dans lea chambres de chauffage dans lesquelles la chaleur développée et en particulier la chaleur rayonnante, est très élevée* Toutefois, lorsque la paroi d'eau est employée pour engendrer de la vapeur, c'est-à-dire est une chaudière à paroi d'eau le rendement total de l'instal- lation augmente, que les parois de la chambre de chauffage exigent ou non d'être protégées.
Ainsi, il peut être dési rable de disposer une chaudière à paroi d'eau dans une chambre de chauffage dans laquelle les températures et quantités de chaleur ne sont pas suffisantes pour détério rer les parois, et l'on remarquera que la présente inven- tion, en tant qu'elle concerne les chaudières à paroi d'eau. n'est en aucune façon limitée aux applications où il règne dans la chambre de chauffage des températures très élevées.
Bans les parois d'eau comme dans les chaudières à paroi d*eau qui avaient été proposées jusqu*à ce jour et qui, en général, sont constituées par des tubes d'eau noyés dans les parois du foyer ou disposés à l'avant des dites parois, il n'avait pas été prévu de moyens pour assurer une circulation mécanique positive et l'on s'en reposait jusqu'ici sur la circulation de convection due au chauffage de l'eau* Le résultat a été relativement non satisfaisant dans beaucoup de cas parce qu'il était très
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difficile de produire une circulation effective dans les structures ayant été employées jusqu'ici.
Le but de la présente invention est de perfec- tionner les parois d'eau et Ies chaudières à paroi d'eau soit par elles-mêmes, soit en combinaison avec divers types de chaudières, surchauffeurs et autres dispositifs, et d'éviter un grand nombre des inconvénients qui, jusqu'ici, étaient inhérente aux parois d'eau et aux chaudières à paroi d'eau. D'autre* caractéristiques plus particulières de l'invention résident dans de nombreux perfectionnements apportés aux structures des parois d'eau et des chaudières à, paroi d'eau et dans leurs combinaisons avec divers types de chaudières pour force motrice.
En vue de la réalisation de ces buts et d'autres, la caractéristique principale de la présente invention consiste en une structure ou disposition de paroi d'eau ou de chaudière à paroi d'eau qui comprend un dispositif de circulation positif et actionné mécaniquement pour assurer une circulation régulière et continue dans les conduits à eau de la paroi d'eau ou de la chaudière à paroi d'eau.
La circulation positive peut être soit vers le haut, soit vers le bas dans les conduits de la paroi d'eau ou chaudière à paroi d'eau La vapeur et l'eau peu- vent se mouvoir dans les conduits soit dans le même sens, soit dans des sens opposés, par exemple la vapeur de bas en haut et l'eau de haut en bas ou l'eau de bas en haut et la vapeur de haut en bas. Quoique ces quatre types de mouvement soient inclus dans la présente invention on a trouvé que, pour la plupart des applications, il est dési- rable que l'eau et la. vapeur se meuvent dans le même sent)
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et un courant de haut en bas tant de la vapeur que de l'eau est le type :Le plus désirable pour les installations ordinaires.
Ce type de courant constitue le type préféré et présente de nombreux avantages. Par exemple, la distri- bution de vapeur et d'eau dans les conduits peut être réglée très exactement, et la tendance à produire une action de geyser, comme c'est le cas lorsque la vapeur et l*eau se meuvent dans le même conduit de bas en haut , est tout au plus très faible. L'entraînement de grosses bulles de gapeur est aussi réduit au minimum par le courant vers le bas et, pour la plupart des installations, en particulier celles se rapportant aux chambres de chauffage à températures très élevées, il est préférable d'utiliser un courant d'eau et de vapeur dirigé vers le bas.
Cette circulation mécanique de la présente invention peut être une installation combinée en un seul appareil avec la paroi d'eau ou la chaudière à paroi d'eau ou peut faire partie de la circulation mécanique générale d'une chau dière pour force motrice ou autre type de chaudière ordi naire incorporé au four ou foyer à refroidir.
Bien entendu, on -peut établir des installations de circulation unitaires reliées à des chaudières qui ne sont pas montées dans la même structure de four à titre de paroi d'eau, et d*autres modifications ressortiront d'une description plus détail lée de l'invention* quoique d'une façon générale, la présente in vention comprend des parois d'eau et chaudières à paroi d'eau munies de circulation positives actionnées mécanique- ment indépendamment de la structure des éléments de paroi d'eau,
on a trouvé qu'une paroi d'eau particulièrement efficace peut être construite en établissant les conduits à eau ou tubes individuels de façon qu'ils fonctionnent
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corme des tubes à pellicule d'une manière analogue à celle décrite au sujet du générateur de vapeur décrit dans le brevet belge antérieur ? 290,134 du 9 Août 1920 .
Diverses gradations entre les parois d'eau dans lesquelles les tubes sont constamment remplis d'eau et des-parois d'eau à tubes-pellicules véritables peuvent être cons- truites et sont comprises dans la présente invention* Par exemples ces constructions peuvent être analogues à celles employées, dans les. chaudières à tubes d'eau à vaporisation instantanée et semi-instantanée. La demanderesse considère que la paroi d'eau à tubes-pellicules dans laquelle l'eau dérivée d*un corps ou collecteur supérieur est introduite dans les tubes de manière à former une pellicule sous l'in- fluence de la pesanteur est le type le plus effiace et le plus désirable,et ce type de paroi d'eau constitue la forme de réalisation préférée de l'invention.
Le type de paroi d'eau à tubes-pellicules est particulièrement efficace en combinaison avec dautres chaudières et lorsque la paroi d'eau est employée comme générateur de vapeur.
La construction et la disposition des tubes ou des conduits à eau pour constituer les parois d'eau de la présente invention sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications pour de nombreuses formes diffé.. rentes de chambres de chauffage de four et de nombreuses conditions de travail différentes. Il est désirable, dans les foyers à haute température, de protéger les .parois d'eau aussi complètement que possible contre la chaleur rayonnante. Ceci est aussi très désirable lorsque la paroi d'eau est employée comme chaudière à paroi d'eau, étant
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donné que l'efficacité est ainsi augmentée puisque la chaleur qui élève simplement la température des parois du foyer est perdue dans une grande mesure.
Dans d'autres constructions, comme par exemple dans lea chambres de chauffage arquées réfléchissantes ou à réverbère telles que celles employéea dans certains modèles de fours métallurgiques,il peut être désirable de permettre à une partie considérable de la chaleur rayonnante,et même de la chaleur du gaz, de venir frapper la voûte réfléchissante.
Ainsi, par exemple, dans le cas des voûtes des creusets employés dans la fabrication du verre optique, il est désirable de réfléchir une grande partie de la chaleur rayonnante de la voûte sur la. surface du verre optique se refroidissant. Bans des installations de ce genre, la paroi d*eau peut être noyée dans la paroi proprement dite, , le refroidissement employé étant juste suffisant pour empêcher la désagrégation de la structure de la paroi.
Toutefois, dans la plupart des cas, ainsi qu'on l'a dit plus haut, il convient que la protection soit aussi complète que possible et, à cet effet, il convient de placer les tubes si prèa les uns des autres qu'ils ne présentent que des ouvertures insignifiantes, ou de dis- poser des faisceaux de tubes en deux ou plus de deux cou- ches qui sont décalées de telle sorte que les tubes d'une couche se trouvent derrière les ouvertures de la couche placée en avant* Des tubes peuvent aussi être munis d'ai- lettes;
pour augmenter l'effet de protection ainsi, que l'efficacité de l'absorption. Les dessins montrent une série de ces constructions possibles et beaucoup dau" très formes de réalisation sont faciles à concevoir pour 1*homme du métier et rentrent dans le cadre de la présente invention*
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Bans les constructions à paroi d'eau dans lesquelles les tubes sont noyés dans la paroi du four, l'effet de refroidissement produit à la surface de la paroi est déterminé non seulement par le nombre et l'es pacement des tubes mais aussi par l'épaisseur de la paroi du four entre les tubes et la chambre de chauffage et par la conductibilité, généralement faible, de la paroi.
Les parois de four peuvent être construites avec une épaisseur exactement prédéterminée de la paroi revêtant les tubes de paroi d'eau l'épaisseur étant juste suffi- sante pour produire assez de refroidissement pour empêcher la désagrégation de la surface de la paroi* Toutefois, il n'est pas nécessaire, dans la plupart des cas, de déterminer l'épaiisseur désirée avec une grande exacti- tude et, pour beaucoup d'installations il suffira de disposer au-dessus des tubes une paroi Abat l'épaisseur est plus grande que celle finalement désirée.
Quand on fait fonctionner le four ou foyer. la paroi s'échauffe et brûle jusqu'à ce que l'épaisseur ait été diminuée au point que l'effet de refroidissement des tubes équilibre l'effet de chauffage du four, la paroi cessant alors de se désagréger. On remarquera que lorsqu'il est question de paroi d'eau, l'invention n'est pas limitée aux construc- tions les plus ordinairement utilisées dans lesquelles seules les parois latérales de la chambre de chauffage du four sont munies de tubes de protection ou de refroi dissement Au contraires l'invention comprend, en addition à la protection ou au refroidissement des parois latérales,
la disposition d'écrans de tubes au sommet ou à la base de la chambre de chauffage du four dans le but d'absorber aussi complètement que possible la chaleur rayonnante développée.Cette disposition d'écrans ou parois d'eau horizontaux ou inclinés peut évidemment varier entre de
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grandes limites, et les exemples représentés sont de sim- ples exemples de plusieurs formea de réalisation impor- tantes, de nombreuses autres dispositions structurales d'écrans, faciles à concevoir pour 1* homme du métier, rentrant dans le cadre de cette invention*
De nombreuses chambres de foyer ou four sont dissymétriques du point de vue du chauffage,
de sorte que certaines parois ou surfaces de paroi peuvent recevoir une quantité de chaleur beaucoup plus grande que d'autres situées dans la même chambre de chauffage. Bien entendu, les parois d'eau de la présente invention doivent être établies pour correspondre à la distribution de chaleur quelle que soit la forme ou la construction particulière de la chambre de chauffage à laquelle elles peuvent être appliquées. Les combinaisons de tubes peuvent être modifiées de nombreuses façons différentes pour réaliser la meilleure utilisation de la chaleur absorbée. Ainsi, par exemple, un four ou foyer peut contenir une paroi d*eau qui est en partie une paroi réfrigérante et en partie un générateur de vapeur.
De cette façon, par exemple, de la vapeur d'eau peut être engendrée dans les tubes qui protègent ou sont noyés dans les parties de température maximum des parois tandis que les tubes servant d'écran pour les parois relativement plus froides peuvent être employée. pour réchauffer l'eau en vue de l'alimentation ou pour d*autres buts ou pour se comporter à la façon de tubes surchauffeurs pour surchauffer la vapeur. La disposition inverse peut être désirable dans certains cas. Le nombre de formes de réalisation qu'il est possible de donner à une paroi d'eau simple est très grand et l'on n'en a représen" té que quelques-unes, étant donné que la construction doit nécessairement être adaptée à une distribution de chaleur
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particulière de la chambre de chauffage à protéger.
Ainsi, il est bien entendu que les structures particulières indi- quées ne sont que des exemples de certaines des formes de réalisation structurales possibles que la présente invention est susceptible de recevoir.
Une distribution de chaleur inégale dans une chambre de chauffage peut nécessiter, et usuellement néces- site, une disposition dissymétrique de tubes de paroi d'eau ou un travail dissymétrique de ces tubes* Ainsi, par exemple, la paroi la plus chaude peut être protégépar un grand nombre de tubes ou par une épaisseur de tubes plus grande que les parois qui ne sont pas exposées à une grande quantité de chaleur,
ou bien un effet similaire peut être obtenu en faisant varier l*alimentation de l'eau de façon que les tubes qui se trouvent dans la zone la plus chaude puissent vaporiser une quantité d*eau plus grande que les tubes qui se trouvent dans les parties les plus froides de la sone. On peut aussi employer une com binaison de ces méthodes*
La vitesse de circulation de l'eau doit être proportionnée à la chaleur délivrée à diverses parties des parois, et ceci peut être effectué à l'aide d'une seule pompe de circulation par une disposition convenable de tuyaux de divers diamètres,
par un réglage à l'aide d'obturateurs ou par l'emploi de plusieurs pompes de même capacité ou de capacités différentes* Des indicateurs de niveau d'eau ou d'autres moyens de réglage dont la commande est proportionnée à l'évaporatio ou au chauffage dans des sections: particulières de la paroi d'eau peuvent être employés pour faire varier la vitesse de circulation ou la quantité d'eau délivrée aux sections respectives., Les combinaisons de réglage sont évidemment très nombreuses et l'on n'en a représenté qu'un petit nombre sur les dessins,
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étant bien entendu qu'elles ne limitent pas l'invention.
Le type de paroi d'eau préféré comportant des tubes à pellicules: d*eau du type La Mont est susceptible de recevoir de nombreuses formes de réalisation, en parti- culier, lorsque la paroi d*eau est employée aussi comme chaudière. Les unités La Mont nomatles collecteurs supé rieur et inférieur reliés par des tubes présentant des orifices à l'endroit où ils se raccordent au corps supé- rieur dans le but de distribuer où diriger positivement l'eau du corps supérieur pour constituer des pellicules sur la surface interne des tubes) peuvent être disposées de nombreuses façons différentes.
Le,,plateau à tubes parai le les, normal ou usuel, peut être employé comme couche de protection unique et une série de plateaux peuvent être employés pour constituer une paroi comportant plu sieurs couches, qui peuvent ou non être décalées. La construction a tubes-pellicules est aussi susceptible de recevoir la forme de plateaux à couches multiples com portant des corps supérieur ou inférieur communs ou ayant un corps supérieur commun avec une série de corps inférieurs, ou vice versa.
Les corps supérieurs de la paroi d*eau peuvent être alimentés en eau par une pompe unitaire individuelle, pour la paroi d'eau ou section de paroi d'eau, ou par Inaction de la pesanteur dérivant l'eau d'une seconde chaudière de tout type située à un niveau plus élevée ou encore par une combinaison de ces moyens* La circulation peut être modifiée par des réglages convenables du niveau d'eau dans les corps infé rieurs où. la vapeur se sépare de l'eau ou par tous autres moyens de réglage convenable.
L'eau d'alimentation peut être introduite froide ou chaude dans une partie quelconque du système
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de circulation, et des moyens convenables peuvent être prévus pour déposer des matières solides introduites par l'eau d'alimentation, par exemple des *pointe lents" et d'autres procédés. L*eau d'alimentation peut, être chauffée dans des corps d* alimentation distincts ou dans des tubes d'économiseur, dans d'autres parties du four ou dans des parties de la paroi d'eau qui ne sont pas employées pour produire de la vapeur.
Une com binaison de ces systèmes d'eau d'alimentation peut aussi être employée et l'on peut y incorporer de nombreuses et diverses combinaisons de régulateurs, soit automatiques, soit semi-automatiques Ces réglages peuvent se faire à 1*aide de niveaux d*eau prévus dans diverses parties du système, par une décharge de vapeur ou par tous autres moyens convenables. La ou les pompes de circulation peu- vent prendre 1'*eau directement dans des corps inférieurs, dans des réservoirs de pompe séparés, etc..
Les pressions de la vapeur engendrée dans les diverses sections de la chaudière à paroi d'eau peuvent être les mêmes ou différentes et divers moyens de commu ni cation à commande par obturateur peuvent être employés pour relier les prises de vapeur de sections individuelles séparées de la paroi deau. quand la paroi d'eau est employée avec d'autres chaudières, en particulier celles situées dans la même construction de four, de nombreuses dispositions sont possibles. Par exemple, la paroi d'eau peut travailler strictement comme une unité et, si de la vapeur est engendrée,, elle peut être utilisée d'une façon séparée de la vapeur de la seconde chaudière, et les prises de vapeur peuvent être à des pressions et qualités très différentes.
La paroi d*eau indépendante peut travailler avec une seconde chaudière dans la même construction de
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four,de sorte que, pendant que chacune possède une cir- culation d'eau entièrement indépendante, la prise de vapeur des deux peut être combinée.
D'autres combinaisons possibles sont l'emploi d'une partie ou de la totalité de la paroi d'eau comme réchauffeur d'eau d*alimentation pour fournir une' partie ou la totalité de l'eau da;limen tation à la seconde chaudière ou à des parties de la paroi d'eau qui engendre de la vapeur, ou aux deux. Inver- se.ment. les sections de la chaudière à sections peuvent être établies sous forme de réchauffeurs d'eau d'alimen tation pour fournir.une partie ou la totalité de l'eau d'alimentatin pour la paroi d'eau et diverses combinaisons en parallèle ou en série peuvent aussi être employées et peuvent être désirables dans certains cas.
La paroi d'eau peut être combinée avec tout type de chaudière, et la circulation d'eau des deux dispositifs peut être combinée de nombreuses façons différentes. Par exemple, une circulation unique peut être employée très: efficacement en particulier là où la seconde chaudière et la chaudière à paroi d'eau sont toutes deux des chaudières, à tubes-pellicules La Mont. l'eau introduite dans la paroi d*eau est alors usuellement sous la hauteur de charge de la chaudière placée au- dessus mais, dans certains cas, lorsque la seconde chaudière n'est pas située plus haut que le sommet de la paroi d'eau une seconde pompe peut être mise en série entre la seconde chaudière et le sommet de la paroi d'eau et une telle construction peut aussi être combinée avec une alimentation par gravité.
L'eau d'alimen
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tation peut être introduite dans une ou plusieurs parties du circuit et la quantité peut être réglée à l'aide de dispositifs de réglage montés soit sur la chau dière à force motrice, soit sur la paroi d'eau soit sur les deux.
La prise de vapeur de la paroi d'eau peut être combinée partiellement ou entièrement avec la prise de
Tapeur de la seconde chaudière, en particulier lorsque- ces prises sont soumises à la même pression, et ceci peut être réalisé très efficacement par l'emploi d'un sur- chauffeur commun* Une partie ou la totalité de la vapeur de la paroi 4'eau peut être emplyée séparément de celle de la seconde chaudière, Ainsi, une Tapeur saturée de température relativement basse peut être produite dans la paroi d'eau et employée pour le chauffage, tandis que de la vapeur surchauffée à haute pression peut être produite dans la seconde chaudière et employée pour la force motrice.Diverses autre combinaisons peuvent être effectuées.
Lorsqu'on emploie une circulation commune pour la seconde chaudière et les parois d'eau, la circu- lation peut être en série, comme il a été décrit ci-dessus, en employant une alimentation par gravité ou une pompe disposée en série entre la chaudière à force motrice et la paroi d'eau. On peut aussi employer une circulation parallèle, avec ou sans régulateurs pour modifier la distribution relative entre les deux dispositifs. Dans certains cas, il peut être désirable de prendre l'eau de circulation dans un trop-plein de la seconde chaudière, par exemple dans des corps supérieurs d'une chaudière à tubes d'eau, un excès d*eau dérivé de la pompe de cir- culation, étant à cet effet délivré aux dits corps.
En général, lorsqu'on désire une circulation d'eau commune
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pour la seconde chaudière et la paroi d'eau en série, l'eau peut être prélevée dans toutes partie ou à tout niveau de la chaudière à force motrice qui peut être jugé-désirable dans- toute installation particulière*
Au lieu de combiner une paroi d'eau unique avec une chaudière unique, on peut combiner plusieurs pa rois d'eau ou chaudières à paroi d'eau avec une chaudière unique, ou vice versa,,
la préfère combinaison étant parti- culièrement désirable lorsque plusieurs fours métallur- giques travaillent très près les uns des autres et lorsque la quantité de vapeur requise pour la force motrice ne peut - pas être engendrée dans les chaudières à paroi d'eau seules.
Bien entendu, les combinaisons sont très nombreuses et font toutes- partie de la présente invention*
Quoique une paroi d'eau au chaudière à paroi d'eau à circulation positive, et particulièrement une paroi d'eau ou une chaudière à paroi d'eau à tubes-pelli- cules, puisse être combinée avec tout type de chaudière pour force matrice, la combinaison d'une paroi d'eau ou d'une chaudière à paroi d'eau à tubes-pellicules avec une seconde chaudière à tubes-pellicules présente de nom breux avantages* Cette combinaison peut consister en une série d'unités séparées avec une série de moyens de cir culatton d'eau parallèles,
ou bien on peut employer une seule unité composée dans laquelle de longs tubes descen- dant jusqu'au bas de la chambre de chauffage se comportent à la façon de tubes de chaudière dans leurs sections supérieures et à la façon d'une chaudière à paroi d'eau dans leurs sections inférieures. Comme Ses chaudières à
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tubea-pellicules sont particulièrement efficaces avec de longs tubes de petit diamètre, cette combinaison est dans beaucoup de cas très désirable.
Le rôle de tous ces tubes peut ainsi être composite, ou bien une partie des tubes peuvent se comporter à la façon de tubes de chaudière et d'une paroi d'eau, d'autres tubes ou plateaux de tube.' pouvant être reliés pour agir uniquement comme tubes de chaudière, ou uniquement comme paroi d'eau, la combinaison dépendant évidemment dea conditions parti- culières des installations et des applications individuel- les.
Lorsqu'il est fait usage de chaudières, et de parois d'eau intégrales; ou semi-intégrales à tubes-pellicules, il est généralement désirable.de prévoir une circulation d'eau commune, et il est fréquemment avantageux de prévoir une structure de collecteur supérieure commune, dea collec- teurs inférieurs séparés étant prévus pour les tubes de chaudière;' et pour les tubes de chaudière et de paroi d*eau combinés.
Bans ces. installations intégrales ou semi-intégrales, la pression de vapeur est usuellement la même dans tous les tubea, quoique ceci ne soit pas indispensable et qu'on puisse prévoir des conduites de vapeur séparées ou combinées partant du ou des collecteurs inférieurs*
Au lieu d* employer de longs tubea agissant à la fois comme tubes de chaudière et comme tubes de paroi d*eau, une combinaison très efficace peut être effectuée en joignant ou combinant le collecteur infé- rieur de la chaudière à tubes-pellicules, avec le collée teur supérieur de la paroi deau correspondante.
Ainsi, la vapeur est séparée de la chaudière supérieure dans ce
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collecteur et l'eau en excès est refoulée dans les tubes à eau à la fois sous Inaction de la pesanteur et de la pression de vapeur. Des réservoirs spéciaux peuvent être prévus pour les pompes, de circulation au lieu de prendre l'eau dans les collecteurs inférieurs de la chaudière à force motrice ou de la paroi d'eau et ceci est un avan tage dans beaucoup de cas parce qu'on obtient ainsi une hauteur de charge plus constante sur le côté aspiration dé la pompe.
D'autres réservoirs peuvent être prévus dans le système de circulation et particulièrement entre la pompe et les collecteurs supérieurs de la chaudière à force motrice dans le but d'assurer une hauteur de charge plus constanté sur ces collecteurs supérieurs sous l'influence de la pesanteur* Beaucoup d'autres combi.. naisona et modifications de construction sont possibles.
En particulier, les détails de construction des générateurs de vapeur à tubes pellicules La Sont décrits dans le brevet antérieur précité peuvent être appliqués avantageu- sement aux installations établies suivant l'invention.
Certaines chambres de chauffage ont une forme telle qu'une chaudière à tubes d'eau ou à tubes-pelli cules associée à ces. chambres peut jouer un double rôle, tout au moins en ce qui concerne ses tubes; inférieurs, en ce sens qu'elle se comporte non seulement à la façon d'une chaudière mais aussi à la façon d'une paroi d'eau protégeant plus ou moins complètement la paroi supérieure ou autre de la chambre de chauffage contre la chaleur rayonnante. Bans d'autres, cas, des tubes horizontaux ou inclinés peuvent constituer une véritable paroi d'eau au sommet de la chambre de chauffage.
Dans ces installations, une série unique de tubes peuvent être disposés très près les uns des autres sur la largeur sensiblement entière de la chambre de chauffage du four, mais ces tubes peuvent
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être pliés ou décalés pour permettre au gaz de passer à travers toute partie désirée et d'absorber ainsi une très grande quantité de chaleur rayonnante tout en permet- tant aux gaz de passer à travers. D'autres constructions dans lesquelles deux couches à recouvrement sont dispo- zées sous forme de chicanes horizontales ou inclinées jouent un rôle analogue en ce sens que le gaz peut passer à travers le chemin courbe ainsi défini, tandis que pratiquement toute la chaleur rayonnante est absorbée.
De nombreuses autres formes de réalisation de tubes pouvant agir en par- tie comme tubes générateurs et en partie;: comme paroi d'eau protégeant la paroi supérieur ou autre de la chambre de chauffage sont possibles et font partie de la présente invention.
Lorsque des parois d'eau suivant l'invention sont combinées avec des chaudières soit des types ordinai- res, soit du type à tubes-pellicules La Mont des comma- nications peuvent être établies à l'aide de robinets ou obturateurs convenables de façon qu'on puisse faire travailler la paroi d'eau et la chaudière soit simultané- ment avec une circulation commune ou une production de vapeur commune soit individuellement avec une circula- tion indépendante et avec une production de vapeur indi- viduelle ou commune, ou bien de façon que l'une ou l'autre puisse être entièrement mise hors d'action.
D'autres combinaisons peuvent être effectuées à l'aide de communica tions à obturateur convenables et il peut être désirable de satisfaire aux exigences de certaines installations ou conditions de travail. l'invenion sera décrite d'une façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés qui repré- sentent certaines des nombreuses combinaisons possibles rentrant dans le cadre de la présente invention.
Il est
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bien entendu que les dessins ne représentent que certains types de combinaison et ne limitent l'invention en aucune façon*
Dans les dessins t
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B3g.l est une coupe schématique faite à tra- vers une chambre de chauffage et une paroi d'eau à tubes'-* pelliculeS
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1 'Fig.2 à 8 sont des coupes horizontales de pa- rois de chambres de chauffage montrant diverses disposi- tions et types de tubes*
Fig.9 est une coupe schématique de la chambre de chauffage et de la paroi d'eau et montre une combinai- son de tubes, noyés et de protection*
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3ig.lE? eat une coupe schématique d'un foyer montrant une chaudière à paroi d'eau combinée avec un surchauffeur de vapeur .
Fig.ll et 12 sont des plans partiellement brisés des collecteurs supérieurs et inférieurs de la
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paroi deau de fit,.10* Fig*B3 et 14 sont des coupes schématiques d'un foyer et montré une chaudière à paroi d*eau combi...
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née avec une chaudière à tubes d.eau-bet à passage simple*, Fig)l5 est une coupe schématique d'un foyer et montre une paroi d*eau à tubes-pellicules La Mont combinée avec un générateur de vapeur à tubes-pellicules. La Mont.
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Fig.l6 et 17 sont dea détails en coupe des collecteurs supérieurs de la paroi deeau à tubes-pelli- cules La leont et montrent lea diverses constructions d'o- rifices d*injection6 Fig*1B , 19 et 21 sont des coupes schématiques de chambres de chauffage montrant des parois d'eau pro- tégeant des parois horizontales ainsi que des parois verticales.
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Fiv.20 est une coupe de la paroi d'eau latérale. i.g.?.2 et 24 sont des détails des écrans de tubes de fig.19,
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J'ig.23 est une coupe de fig.22 suivant 23-23.
Kg .25 est une coupe de l'écran de tubes de fig.24, à angle droit par rapport à l'écran.
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g.2ô est une coupe schématique d'une chaudière à paroi 'ld' eau à tubes-pellicules La Mont combinée avec un générateur de peur.
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7.g.2! et 28 sont des coupes schématiques de parois d'eau avec courant ascendant d*eau et de vapeur.
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Yig.29 est un détail en coupe à travers un tube et montre la circulation externe de parois d'eau analogues à celles des fig.24 et 25 mais munies d.orifices d'injeo- tion.
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Fig.30 est un détail en coupe d'un tube et d'une circulation externe. montrant une circulation d'eau vers le bas et un courant de vapeur vers le haut.
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Pig*31 est un détail en coupe à travers un tube et des moyens de circulation, montrant une circulation d'eau vers le haut et un courant de vapeur vers le bas.
Dans ces diverses figures, W désigne un niveau d'eau, B une conduite de vidange et ? l'alimentation en eau.
Dans la paroi d'eau de fig.l, la paroi de la chambre de chauffage est représentée en ] et les brûleurs à combustible en 2. Deux couches de tubes-pellicules 3 et 4 sont noyées dans les parois et sont reliées respec-
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tivement aux collecteurs supérieurs 13 et 14 et aux 001- lecteurs inférieurs 23 et 24 . JJeto11ecteurs supérieurs
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communs 15 et des collecteurs inférieurs communs 25 sont reliés respectivement aux collecteurs 13 et 14 et aux collecteurs 23 et 24 Un séparateur de vapeur 6 muni d'un régulateur de niveau d'eau d'alimentation 7 est relié au collecteur inférieur par le tuyau 8 Toute vapeur engendrée est retirée par le tuyau 9.
La vapeur formée peut aussi être dérivée directement du collecteur inférieur commun 25 par un tuyau 10 Une pompe 11 retire l'eau du séparateur de vapeur6 par le tuyau 12 et la refoule par le tuyau 16 au collecteur supérieur 15 ce qui effectue une circulation vers le bas continue à travers les tubes de paroi d*eau* Le. paroi d'eau représentée est destinée à être utilisée comme paroi d'eau directe, c'est-à-dire qu'ell.e n'est pas destinée à être utilisée principalement pour la production de vapeur mais seulement pour refroidir les parois du four avec le minimum de vaporisation d'eau.
Une chaudière à paroi d'eau est représentée sur la fig.9. La construction estanalogue à celle de fig 8 La vapeur est séparée dans les collecteurs inférieurs 25.
24 ainsi que dans les réservoirs séparateurs de vapeur 6 et 26 .Les tubes 3 sont représentés à l'intérieur de la chambre de chauffage, tandis que les. tubes 4 sont noyés dans la paroi* Pour faire varier la circulation en confor mité avec lea différentes capacités de vaporisation des- deux jeux de tubes, les.
collecteurs inférieurs 23 du jeu interne sont reliés au réservoir séparateur de vapeur qui est muni du régulateur de niveau d'eau. 27 Ce régulateur actionne l'obturateur 28 et varie la quantité d'eau délivrée au réservoir principal 6 qui eat à son tour muni d'un régu- lateur de niveau 2. variant la quantité d'eau d'alimenta.. tion admise par un obturateur 17 La tuyauterie 16 de la
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pompe est reliée aux collecteur supérieurs 13 et 14 par des obturateurs 33 et 34 .Ce dernier est commandé par un régulateur de pression 43 qui est actionné par la différence de pression entre le tuyau 16 et le collec- teur supérieur 14 Le tuyau 18 muni de l' obturateur 19 relie
1* espace à tapeur du séparateur 26 au collecteur supérieur 14 Par ce moyens, en peut faire passer de la vapeur à travers les tubes 4 et les faire agir comme sur- chauffeurs, auquel cas l'obturateur 33 est fermé.
Quand les deux jeux de tubes fonctionnement à la même pression. les obturateurs 33, 34 et 43 sont ouverts et l'eau de la pompe circule de façon égale à travers les deux jeux de tubes,, Toutefois si ainsi qu'il est fréquem- ment désirable, les.
tubes 1 doivent travailler à une pression plus basse que les tubes 3 on règle le régulateur
43 pour la différence de pression convenable de façon qu'il .effectue la chute désirée de pression dans l'eau passant à travers lui pour pénétrer dans le collecteur 14 et le régulateur de pression alimente automatiquement d'eau à la pression désirée le collecteur 14 l'admission étant proportionnelle à la quantité -vaporisée. Quand les deux jeux de tubes travaillent à la même pression, l'obtu- rateur 44 monté sur le tuyau reliant les réservoirs 26 et 6 est ouverte mais lorsque les différents tubes travaillent à dea pression différentes, ou lorsque les tubes 4 travail* lent comme surchauffeurs l'obturateur 44 est fermé.
Les dispositions des tubes à paroi d'eau sont nombreuses et l'on en a représenté quelques types sur les fig.2 à 8. La fig.2 montre une couche unique de tube noyés dans une paroi et espacés d'une distance considérable les uns des autres*fig.3 et 4 montrent deux couches qui sont
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décalées dans la fig.3 mais non dans la fig.4. Fig.6 mon- tre une couche de tubes, noyés dans la paroi et disposés très près les uns des autres au point qu'ils se touchent pratiquement* La fig.5 montre une disposition étagée de tu bes à l'avant de la paroi de la chambre de chauffage. Les fig.7 et 8 montrent des tubes à ailettes; une couche se comporte à la façon d'un écran à l'avant de la paroi et 1* autre est noyée dans la paroi.
Bien entendu, de nombreuses autres combinaisons et dispositions sont possibles et l'invention n'est limitée à aucune disposition particulière de tubes*
L'installation de fig,10 montre deux couches de tubes- noyées dans une paroi de four et reliées à des collecteurs supérieurs et inférieurs communs 1 et 3 la vapeur est séparée en premier lieu dans des collecteurs inférieurs 23 et, dans .une mesure moindre ,dans un réservoir collecteur 6* En s'élevant dans, le tuyau 20 la vapeur passe à travers un surchauffeur composé de collecteurs supérieurs 21 et d'un collecteur inférieur 22 hors duquel elle s* échappe par un tuyau 29 protégé par une soupape de sûreté 30* Lorsqu'il n'est pas désirable de surchauffer toute la vapeur engendrée dans la chaudière à paroi d'eau,
une partie de la vapeur peut passer à travers le tube 31 commandé par l'obturateur 32
Le système de circulation à pompe est analogue celui de fig*9 et peut être muni de régulateurs de ni- veau d'eau convenables pour régler l'admission d'eau d'alimentation* La disposition des collecteurs 13 et 14 est représentée sur les fig.ll et 12 la première repré- sentant les collecteurs supérieurs. Ceux-ci sont formés avec une chemise interne de forme approximativement semi- circulaire, comme représenté en 35 sur fig.ll.
Cette che-
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mise interne présente des orifices 36 grâce auxquels l'eau est injectée dans les tubes ¯3 et 4 Un détail en coupe de ce type de collecteur est représenté sur la fig.16.
Les tubes 3 et 4 sont assujettis au collecteur 13 par dudgeonnage. Des trous 37 et 38 munis de bouchons 39 et
40 permettent l'introduction d'un dudgeon pour construire les collecteurs
Les divers collecteurs sont reliés par des tuyaux, comme représenté clairement sur les fig.ll et 12.
Ces tuyaux sont représentés ouverts, de sorte que les é- crans de collecteur sont réunis en un seul collecteur*
Cette construction est désirable lorsque tous les tubes doivent travailler à. la même pression de vapeur ou pour les mêmes: buts. Lorsqu'une partie des tubes doivent être employés pour engendrer de la vapeur et une autre partie pour surchauffer et pour réchauffer l'eau d'alimentation, ou lors que certains tubes doivent être employés pour en- gendrer de la vapeur à des pressions différentes des autres tubes, les: tuyaux peuvent être munis d'obturateurs et cen nexions convenables pour permettre le fonctionnement des diverses sections de collecteur indépendamment. Les collée** teurs 13 sont munis de chapeaux détachables13 pour per mettre d'enlever les douilles: 35 dans démonter l'ensemble de collecteur.
Des parois d'eau peuvent être combinées avec divers types de chaudières* Deux types à tubes d'eau sont représentés sur les fig.13 et 14 et une chaudière à tubes- pellicules La Vont est représentée sur la fig.15
Diverses combinaisons de moyens de circulation d'eau peuvent être employées et on n'en a représenté que quelques-unes sur les dessins. Dans la fig.13 on fait travailler la chaudière à paroi d'eau comme un ensemble et
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cette chaudière possède sensiblement la même construction et fonctionne sensiblement de la même façon que la paroi
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d'eau de fig.10.
Bien entendu, la forme est différente à cause de la forme différente de la chambre de chauffage rendue nécessaire par le mécanisme de chauffage différent qui combine un chargeur à grille 40 avec le dispositif d'évacuation de cendres usuel 41.
La chaudière représentées est une chaudière à tubes d'eau à passage simple munie de corps 45 et 46
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reliés à des tubes, d*eau 4S* Un corps à vapeur 47 commun nique avec un tuyau à vapeur 50 qui est relié au tuyau à vapeur 20 de la paroi d*eau. Des obturateurs convenables
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51 '.tt.ë! sont prévus pour régler l'échappement de vapeur.
Un réchauffeur deau d'alimentation distinct est prévu pour la chaudière à tubes d'eau et consiste dans les tubes 55 munis de collecteurs correpondants la chaudière à paroi d'eau et la seconde chaudière à vapeur travaillent entièrement indépendamment excepté
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que leurs prises de vapeur peuvent ±tre combinê'JU!si on le désire.
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La fig..4 montre la combinaison de la paroi d''eau avec une chaudière à tubes d'eau à passage simple d'un t-ype analogue à celui de fi.g.l3 mais dans lequel des moyens sont prévus, pour combiner en partie ou en tout la
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circulation d*eau pour les deux chaudières. La chaudière à paroi d*eau est divisée en deux parties , une partie arrière relativement5 courte composée de tubes 2 et 4 et de collecteurs 13 et 23 et une partie avant relativement
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longue composée de tubes 56 et,v57 et de collecteurs 53 et 54 * La. chaudière à tubes d'eau est de construction ana-é- logue à celle de fig.1.3, mais. le corps supérieur 45.
est muni d'un régulateur de niveau 58 et dfi±n tuyau de trop-
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plein 59 La pompe de circulation principal 11 fait circuler l'eau directement à travers le collecteur 13 et les tûtes .3 et par les tuyaux 16 60 et 61 comman dés par des obturateurs 62 et 63 ou bien la circulation peut être établie par les tubes 55 du réchauffeur dans corps 45 et par le tuyau de trop-plein 59 et le régulateur
64.Le tuyau 60 peut aussi délivrer l'eau directement dans le collecteur 53 ou-bien l*eau d'alimentation destinée à ce collecteur peut être dérivée du trop plein par des tuyaux 59 65 pour être délivrée à la pompe 66 . qui la. délivre au tuyau67 La pompe 66 peut aussi;
, être munie d*un bu pass 68 commandé par un obturateur 69
Dans ce fonctionnement, les deux obturateurs 70 et 71 de la pompe sont fermés. La prise de Tapeur, comme dans le cas de fig.13 peut être combinée avec celle de la chaudière régulière*
La circulation d*eau en série à travers la chaudière principale et la paroi d*eau peut .être effec- tuée de deux façons. Si l'obturateur 133 est fermé et l'obturateur 134 ouvert,, l'eau se rend à travers le pré- chauffeur 55 au corps inférieur 46 et se rend de là aux parois d'eau. Toutefois, ai l'obturateur 134 est fermé et l'obturateur 133 ouverts, l'eau monte du corps 46 au corps 45 et redescend par le tuyau 59.
Bans ce dernier cas, la circulation positive assurée par la pompe con- tribue à faire circuler l'eau dans le passage principal de la chaudière à tubes d'eau ainsi que dans le pré- chauffeur*
Quand l'obturateur 72 est ouvert, ce qui fait circuler l'eau à travers le collecteur 55, le courant est commandé par le niveau d'eau 58 à l'aide d'un obtura- teur 73 et ceci règle la circulation tant dans la chaudière
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à tubes d'eau que dans la chaudière à paroi d'eau.
La chaudière de fig.13 est préférablement munie du surehauffeur 74 et du tuyau de sortie 73 En ouvrant l'ob turateur 51 et fermant l'obturateur 52 la vapeur saturée de la chaudière à paroi d'eau passe conjointement avec de la vapeur de la chaudière à tubes d'eau à travers le sur- chauffeur.
Quand l'obturateur 51 est fermé et l'obturateur 52 ouverte la vapeur surchauffée de la chaudière µ. tubes d'eau eat délivrée à travers le tuyau 75 tandis que la vapeur saturée de la chaudière à paroi d'eau est délivrée à travers 1* obturateur sa* Le sur chauffeur peut aussi être mis hors d'action, la vapeur saturée étant délivrée hors des deux chaudières en fermant l'obturateur de commande 76 du surchauffeur et ouvrant les deux obturateurs 51, 52 L*eau d'alimentation est introduite dans la circulation à paroi d'eau par l'obturateur 17 et dans la chaudière à tubes d'eau par l'obturateur 78 et le tuyau 77
Dans la variante de fig.14,
de l'eau d'alimen.-. tation est introduite dans le système de circulation de la paroi d'eau par l'obturateur 17 de la manière usuelle. De l'eau d'alimentation additionnelle destinée à la chaudière à tubes d'eau peut être introduite par le tuyau 77 et l'obturateur 78 le cas échéant en addition à l'eau mise en circulation à l'aide de la pompe 11:
ou bien, si l'obtu rateur 72 est fermée 1*eau d'ali,mentation peut être intro- duite dans le réchauffeur 55 sans avoir été mélangée d'eau dérivée de la pompe 11
Bans 1'*un et l'autre cas, l'introduction d'eau est réglée par l'obturateur 73 recevant sa commande du régulateur de niveau d'eau 58 Le complément d'eau d'ali- mentation destiné à la fois à la chaudière à paroi d'eau et à la chaudière à tubea d'eau peut être introduit par le
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tuyau 78 en fermant l'obturateur 79 'réglant l'eau d'ali- mentation de façon qu'il ne pénètre pas d'eau d'alimenta- tion dans le circuit de la pompe 11 Les proportions entre l'eau d'alimentation des deux sources peuvent
aussi être modifiées par un réglage convenable des obturateurs 78 et 79
Par conséquent) dans l'installation de fig.14, on peut faire travailler la chaudière à paroi d'eau comme une unité indépendante sans liaison avec la chaudière à tubes d'eau ou bien on peut donner aux deux chaudières une circulation commune avec des admissions séparées d'eau d'alimentation, ou une circulation commune avec une seule admission d*eau d'alimentation. la production de vapeur peut être combinée soit en vue de vapeur saturée, soit en vue de vapeur surchauffée, ou bien la vapeur saturée peut être délivrée par la chaudière à paroi d'eau pendant que la vapeur surchauffée est délivrée par la chaudière à tubes d'eau.
D'autres combinaisons peuvent être effec- tuées par une simple disposition d'obturateurs et de tubes et peuvent être désirables dans certains cas.
La fig.15 représente une chaudière à paroi d'eau à tubes-pellicules combinée avec un générateur de vapeur à tubes-pellicules. On a trouvé que cette combinai- son donne les meilleurs résultats généraux pour la plu- part des applications et constitue la forme de réalisa- tion préférée de la présente invention.
La construction de la paroi deau est analogue à celle des figures pré- cédentes, étant composée de collecteurs 13 et 23 reliés par des tubes 3 et 4 Le générateur de vapeur La Mont est similairement muni de collecteurs 83 et 84 reliés par des tubes 80. Le niveau d'eau dans le collecteur inférieur est régi par un régulateur de niveau 81 qui
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règle la quantité d'eau d'alimentation admise par l'obtu rateur 82 en série avec l'obturateur de commande 17 par le régulateur de niveau 17 Le collecteur inférieur
84 du générateur de vapeur est relié au collecteur supé rieur-13 de la chaudière à paroi d'eau,
et le tuyau de circulation d*eau 16 communique avec les collecteurs supé rieurs 83 du générateur de vapeur 6 La circulation d'eau est ainsi en série, *abord à travers le générateur de vapeur,, puis à travers la chaudière à paroi d'eau. La vapeur se sépare dans le collecteur inférieur 84 et sort par le tuyau 85 commandé par 1.'obturateur 86. La vapeur sort de la chaudière à paroi d'eau par le tuyau 20 commandé par l'obturateur 86 Un by pass 87 oblige l'eau du collec- teur inférieur 84 à contourner la chaudière à paroi d'eau quand la circulation d'eau et la vaporisation du générateur de vapeur sont de beaucoup supérieures à celles de la chaudière à paroi d'eau.
Bien entendu; au lieu d'une circulation en série, on peut prévoir des circulations séparées pour la chaudière à paroi d'eau et le générateur de vapeur, ou bien on peut employer 1-$une comme surchauffeur et l'autre comme générateur de vapeur, ou l'une comme réchauffeur d'eau d'alimentation et l'autre comme générateur de vapeur.
D'autres combinaisons peuvent facilement être effectuées par une disposition convenable de tuyaux et d'obturateurs pour effectuer les communications désirées. L'un quelconque des types ordinaires des collecteurs La Mont peut être employée Dans la fig, 13 décrite relativement à la fig.ll, on a représenté une douille insérée présentant des orifices de giclage qui sont nécessaires pour produire une distri- bution uniforme de leau de fagon à constituer une pelli cule à 1-*intérieur des tubes.
Un autre type simple d'orifice
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est représenté. sur la fig 17 dans laquelle le bouchon 88 présentant le petit orifice 89 est substitué à la douille
35 et à l'orifice 36 de fig.16 Ces deux détails sont sim plement des exemples des nombreux types d'orifices qui peuvent être adoptés dans les constructions à collecteur la Mont et ils ne limitent en acune façon l'invention aux constructions et aux dispositions d'injeoteurs repré- senté s .
Le collecteur inférieur 84 est muni d'un régulateur de niveau inférieur d'eau 132 qui actinne l'obturateur 131 du by-pass 130 conduisant l'eau du collec- teur supérieur 83 au collecteur inférieur. Quand la chaudière à paroi d'eau prélève de l'eau dans le collec- teur 84 plus vite que celui-ci en reçoit dans la circula- tion en série normale, le niveau d'eau tombe, et lorsqu'il tombe au-dessous du niveau du régulateur 132 l'hturateur 131 s'ouvre et une quantité suffisante d'eau est détournée par le by-pass pour maintenir le niveau dans le collecteur inférieur* Ceci. empêche que l'eau délivrée aux tubes de la chaudière à paroi d*eau fasse défaut.
Lorsque des chambres de chauffage sont entou- rées sur quatre cotés par des parois ou murs, ces quatre parois peuvent être protégés par des parois d'eau ou des chaudières à paroi dteau suivant l'invention* Les fig. 18 à 20 représentent les divers types d'installations de cette nature. Dans la fig. 18 en addition aux parois d'eau verticales formées de tubes 3 et 4,une paroi d'eau composée de tubes 93 est montée dans une position légère- ment inclinée pour protéger le sommet de la chambre de chauffage 88 Des collecteurs 95 et 96 sont incorporés à la paroi d'eau supérieure et sont reliés par des tuyaux
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97 et 98 aux orifices d'entrée d'eau et de sortie de vapeur des parois d'eau verticales, respectivement.
Une paroi inférieure, composée de tubes 100 d'un collecteur supérieur 101 et d'un collecteur inférieur 102 constitue une paroi d'eau pour l'extrémité inférieure de la chambre de chauffage* Le collecteur inférieur 96 eat relié au collecteur inférieur 102 par un tuyau 99 et les collée* teurs inférieurs 23 sont reliés à 102 par un tuyau 103.
Le collecteur supérieur 101 est relié à son tour au système de circulation d*eau par le tuyau 104 La vapeur du collecteur 102 s'échappe par le tuyau de vapeur 20 qui reçoit aussi la vapeur du collecteur 23 par le tuyau 105 e Une circulation commune établie à travers tous les collecteurs est commandée par le régulateur de niveau d'eau 7, qui règle la quantité d'eau d'alimentation admise à l'aide d'obturateurs 17 de la manière usuelle* Une des parois d*eau latérales est représentée avec le collecteur ou corps supérieur 106le collecteur inférieur 107 et les, tubes 108.
L*eau de circulation est dérivée du tuyau de circulation 16 par le tuyau 109 et la vapeur rejoint le tuyau de sortie commun par le tuyau 110 qui communique avec le tuyau 105 provenant des collecteurs inférieurs 23 Bien entendu, au lieu de prévoir une circou lation commune en parallèle à travers tous les collecteurs, on peut prévoir des systèmes de circulation distincts ou établir la circulation en série à travers une ou plusieurs unités D'ature combinaisons seront évidentes pour l'homme du métier.
On voit que les parois de la chambre de chauffage sont protégées complètement contre la chaleur rayonnante et la chaleur due à la convection, une faible fraction
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seulement, notamment le carnau 111 notant pas protégé par une paroi 2 Le rendement total de l'installation peut être très élevé en raison de la faible perte de cha- leur à travers les parois du four.
La fig .19 représente une chambre de chauffage de forme analogue à celle de fig.18 mais montre une façon plus efficace de situer la chaudière à parois d'eau latérales à tubes-pelicules La Vont et montre aussi une protection plus complète du oarnau. En général, la construction de paroi d'eau est analogue à celle de fig.
18, excepté que la paroi d'eau supérieure est composée de tubes très serrés 93 qui sont toutefois décalés dans la partie qui coïncide avec le carnau 111 pour permettre le libre passage du gaz à travers le carnau La partie décalée est représentée en 94 et le détail de la construc- tion du plateau est représenté sur la fig.21 La circu- lation dans la paroi d'eau est établie en parallèle comme dans la fig.
18
La paroi d*eau latérale, composée de collec- teurs 106 et 107 et de tubes 108 est une paroi La Mont horizontale ou inclinée, au lieu d'être verticale comme dans la fig.18 Les tubes inclinés de fig.19 sont plus longs que les tubes verticaux de fig.18 et sont par consé- quent plus efficaces étant donné que, en général, le généra- teur à tubes-pellicules La Mont est plus efficace avec des tubes relativement longs. Les pièces ont été désignées par les mêmes références que dans la fig.18 et les commu- nicatins prévu pour la vapeur et l'eau sont analogues, excepté que, au lieu de prévoir un seul tuyau de vapeur 110 on prévoit deux tuyaux de vapeur, l'un pour le collec- teur inférieur 23 Vautre pour le collecteur 96.
L'eau
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en excès est conduite au collecteur 102 par le tuyau 112 le fonctionnement est le même que dans la chaudière à paroi d'eau de fig.18, mais le rendement est beaucoup . plus!élevé, parce que, en addition au fait que les tubes
La Mont sont beaucoup plus longs, et par conséquent plus efficaces,la perte de chaleur des gaz s' élevant à la cheminée et la faible quantité de chaleur rayonnante sus- ceptible d'atteindre les parois de la cheminée sont consi* dérablement diminuées en raison du fait que la partie ouverte de la paroi d*eau 94 intercepte une grande partie de cette chaleur, puisque les gaz ainsi que la chaleur rayon nante s'élevant dans la cheminée doivent passer par- dessus les tubes 94 .
Lorsqu'un rendement encore plus élevé est dési- ré, une paroi d*eau supérieure double peut être prévue comme représenté sur la fig.21, qui représente schémati- quement une façon de disposer la paroi d'eau-et dans laquelle on n'a pas représenté les communications tubu laires. Celles-ci sont les mêmes que dans les figures précédentes, c'est-à-dire elles assurent la circulation en parallèle dans toutes les parois d'eau
La plus haute des parois supérieures est composée des collecteurs 95 et 96 et des tubes 93 et couvre la paroi supérieure jusqu'à la cheminée comme dans la fig.18 Une seconde paroi d'eau, placée à quelque distance au-dessous, de la plus haute, est munie de collec- teur 113 et 114 reliés par des. tubes 115.
Cette paroi va de la paroi latérale la plus éloignée jusqu'à un point situé à une bonne distance au-delà du carnau et les deux parois peuvent ainsi être considérées comme étant un con- duit à chicane de sorte que la plus grande partie du gaz passant sur les tubes de la chaudière eat obligée de passer soit à travers, soit autour des parois d'eau qui
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sont composées de tubes serrés comme dans la fig.24.
Les parois d'eau à recouvrement forment un écran près** que complet pour la chaleur rayonnante, et le trajet encore plus long du gaz abaisse encore la température des gaz d'é chappement qui s'élèvent dans le carnau et augmente d'une façon correspondante le rendement de l'installation.
Au lieu d'employer toutes les parois d'eau comne générateurs de vapeur. la paroi d'eau supérieure composée de tubes 93 laquelle paroi n'est guère exposée à la chaleur rayonnante .;et entre en contact avec des gaz partiellement refroidis, peut être employée comme sur- chauffeur ou comme réchauffeur dAeau d'alimentation.
D'autres combinaisons peuvent être effectuées par une simple modification de la tuyauterie et des conditions de travail.
Dans les installations de paroi d'eau et de chaudière représentées par les figures précédentes, la paroi d'eau et les générateurs de vapeur sont des unités séparées. Cette construction est très souple et est très désirable dans beaucoup d'installations, en particulier lorsque des parois d'eau et des chaudières à paroi d'eau sont combinées avec des types ordinaires de chaudières.
Lorsque des chaudières à tubes-pellicules du type La Mont sont employées, une modification très efficace peut être apportés à la présente invention en employant les tubes La Mont, ou une partie de ces tubes, comme tubes générateurs de vapeur et tubes à paroi d'eau combinés. Cette construc- tion est représentée dans la fig.26 dans laquelle le générateur de vapeur est muni d'un collecteur supérieur 83 et de tubes 80 qui, dans leur partie supérieure, sont des tubes de générateur nais qui, dans leur partie infé- rieure,
comme représenté en 113peuvent être considérés comme des tubes de générateur et de paroi d'eau combinés*
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Les collecteurs inférieurs 84 recueillent le vapeur engen- drée et la séparent de l'eau La vapeur sort par le tuyau
85 réglé par l'obturateur 86 et l'eau eat mise en circu- lation de la manière usuelle par la pompe 11 et le tuyau 16 . L'admission d'eau d'alimentation est réglée par le régulateur de niveau d'eau 7 actionnant l'obturateur 17 de la tuyauterie d'eau d'alimentation.
En raison du fait que les tubes=pellicules La Mont sont de préférence rela- tivement petits et longs et peuvent être pliés facilement et efficacement à des formes, diverses, ces tubes, se prê tent particulièrement à. des emplois combinés comme généra... teurs de vapeur et tubes de paroi d'eau. La structure résultante est très simple et compacte et pour beaucoup d'installations, en particulier lorsque l'espace est cher, cette modification de l'invention est très importante.
Dans la fig.26, qui est schématique comme les autres figures des. dessins, on a représenté tous les tubes de chaudière pénétrant dans la chambre de chauffage, de telle sorte que chacun d'eux constitue un tube généra- teur et un tube de paroi d'eau combinés. Toutefois, pour beaucoup d'applications, il est désirable d*employer un nombre plus grand de tubes générateurs de vapeur directs que de tubea de paroi d'eau, et il peut être désirable d'adopter la disposition contraire dans certains cas. Si certains des tubea de chaudière ne se comportent pas à la façon de tubes de paroi d'eau il convient de prévoir pour eux un ou plusieurs, collecteurs inférieurs séparés.
S'il faut un nombre plus grand de tubes de paroi d'eau que de tubes de chaudière, on prévoira des collecteurs supérieurs séparés pour les tubes de paroi d'eau en excès.
La circulation peut être en série, en parallèle ou en série- parallèle. Tous les tubes, tant de chaudière que les tubes de paroi d*eau et générateurs intégraux, peuvent être
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employas pour la production de vapeur, ou bien on peut employer certains des tubes pour le surchauffage et d'autres pour le réchauffage de 1*eau d'alimentation.
Bien entendu, les communicatins nécessaires seront évidentes pour l'homme du métier.
Les fig.27 et 28 représentent des: chaudières à parai d'eau avec la circulation inverse, c'est-à-dire une circulation montante d*eau et de vapeur dans les tubes à paroi d'eau.
L'eau est refoulée par la pompe 11 à travers les collecteurs d'admission 13 et de bas en haut à l'intérieur dea tubes 3 La vapeur et l'eau se séparent dans les collec- teurs ou corps de sortie 23 La vapeur s'échappe par le tuyau de vapeur et 1*eau non vaporisée revient à la pompe par le tuyau 119 . Un purgeur 114 communiquant avec le tube de drainage 115 recueille l'eau qui pourrait avoir été entraînée par la vapeur et la ramène à la cir- culation. La chaudière peut aussi être vidée en fermant l'obturateur 116 de la tuyauterie de vapeur en aval du purgeur. Cette construction est représentée sur la fig.27.
La circulation est commandée par le niveau d'eau 7 action- nant de la manière usuelle un obturateur 17 monté sur le tuyau d'allimentation,
La fig. 28 montre une construction qui ressemble un peu à celle de fig. 27 mais qui est munie d'un réservoir à vapeur 6 dans lequel une partie de Veau et de la vapeur arrivant des collecteurs d'échappement 23 est délivrée et se sépare,
l'eau revenant par le tuyau 121 dans la pompe 11 La communicatin entre les collecteurs d'échappement 23 et le réservoir 6 de même que la communication entre la pompe et le réservoir peuvent Être fermées en fermant l'obturateur 118 monté sur le tuyau 117 et en fermant
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aussi l'obturateur 122 monté sur le tuyau 121.Le retour de l'eau se fait alors exclusivement par le tuyau 119 directement à la pompe.
Lorsqu'on désire faire circuler toute 1.eau à travers le réservoir 6, on ferme l'obtura- teur 120 et l'on ouvre les obturateurs 118 et 122 après quoi on oblige toute 1.*eau des collecteurs d*échappement 23 à circuler à travers les réservoirs de séparation de vapeur 6 et à se rendre ensuite par le tuyau 121 à la pompe. Un purgeur de vapeur 114 muni d.'un tuyau de drainage 115 est prévu sur la tuyauterie de vapeur en aval du réservoir de séparation. Des chicanes 128 sont préféra blement incorporées; aux collecteurs supérieurs pour effec- tuer une -séparation plus complète de la vapeur d'eau et de :L'eau.
La fig.29 montre un tube et la circulation d'eau d*une paroi d'eau analogue à celle de fig.27 mais représente une paroi d'eau à tubes-pellicules. La cons- truction eat le mime que celle de fig.27 excepté qu'un orifice ou tuyère d'injection 123 est incorporé au collec- teur d'admission 13 et détermine la formation d*une pelli- cule d'eau à l'intérieur du tube 3 De préférence, le tube sera assez petit pour que la pellicule adhère effica cément à ce tube. la fig. 30 est un détail analogue de la paroi d'eau à tubes-pellicules dans laquelle la pellicule descend le long du tube pendant que la vapeur s'élève à l'intérieur du tube.
La construction ressemble beaucoup à un élément La Mont ordinaire avec cette différence qu'un tube interne 124 est inséré dans la partie supérieure du tube générateur, fait saillie de 5 à 10 centimètres ou davantage et est relié par le collecteur supérieur au tuyau de sortie de vapeur 20 Le tube 124 possède préférablement un diamètre:
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tel qu'on obtient un orifice annulaire étroit entre ce tube et les parois du tube générateur.
L'eau est refoulée dans le collecteur 13 par la pompe 11 de la manière usuel- le et passe par 1* orifice annulaire dans le tube générateur
3 en formant une pellicule. la vapeur engendrée à l'inté- rieur du tube-pellicule sert par le tube 124 De préférence, il convient que les éléments générateurs aient un diamètre un peu plus grand que les éléments La Vont si ceux-ci doivent travailler à une puissance élevée, dans le but d'empêcher la pellicule d'être rompue par un courant in- tense de sapeur.
La. f ig.31 est un détail montrant un type de paroi d'eau dans lequel l'eau est refoulée de bas en haut à l'intérieur du tube, soit sous forme diurne masse solide, soit sous forme d'une pellicule, et dans laquelle la vapeur engendrée est refoulée de haut en bas à l'intérieur du tube * La pompe 11 refoule l'eau dans le tube externe 126 qui est fermé à sa base et qui est muni du tube interne 125 s'élevant d'un collecteur inférieur eu collée teur de vapeur 127 à l'intérieur du tube 126 pour débou- cher dans le collecteur supérieur ou séparateur de vapeur 33 où il fait normalement saillie au-dessus du niveau d'eau dans ce collecteur* L'eau s* élève dans le tube et eat refoulée dans le cellecteur supérieur 23
avec la vapeur engendrée. La vapeur est mise en liberté dans le collecteur et revient du sommet par le tube 125 au collecteur de vapeur 127 L'eau non vaporisée revient à la pompe 11 par le tuyau 119 L*invention a été décrite particulièrement et en détail relativement à des parois d'eau et à des chau- dières à paroi d'eau employant l'eau comme agent réfrigé- rant et agent de production de vapeur. Toutefois, l'inven-
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tion n'est limitée en aucune façon à l'emploi d'eau et com prend Inapplication de tout autre liquide convenable.
Par exemple $ dans certains cas., il peut être désirable d'em ployer du mercure ou un liquide à point d'ébullition élevé analogue, et un tel liquide à point d'ébullition élevé peut être employé très avantageusement dans les tubes de paroi deau qui sont situés très près de la source de chaleur et qui peuvent être portés à dea températures très élevées. * La chaudière à paroi d'eau employant du mer- cure à haute pression peut être complétée par une chaudière ordinaire employant de 1*eau ou par une chaudière La Mont employant de l'eau les diverses combinaisons de chaudières et de parois d'eau employant différents liquides peuvent être adoptées et font partie de la présente invention.
Les formes de réalisation de l'invention sont représentées sur les dessins schématiques, qui montrent le principe de l'invention appliqué à diverses chaudières typiques. Bien entendu. dans une installation particulière quelconque,. les caractéristiques de construction devront être adaptées à l'installation et aux conditions de tra vail, et lea divers accessoires communément employés, comme par exemple les épurateurs d'eau, les "points lents" les divers types de pompes d'injection d'eau d'alimenta tion ou d'njecteurs de vapeur, etc. seront nécessaires dans certains cas et l'invention ne doit pas être consi dérée comme limitée aux schémas représentés. Au contraire, il est évident pour l'homme du métier que, dans l'installa- tion des parois d'eau et chaudières suivant l'invention, il y aura lieu d'adopter les dispositions usuelles