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Société : A1#RIC.l1.N RADIATOR COI.TANY ¯¯----------¯¯..
Berfectionnements aux chaudières à gaz.
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La présente invention est relative aux chaudières dut type à panneaux juxtaposés, avec tubes de chauffage entre les panneaux consécutifs L'objet de l'invention est d'assurer le plus grand échange de chaleur possible entre les gaz du foyer et les produits de la combustion d'une part et la matière en circulation d'autre part, jusqu'au maxi- mum de capacité d'absorption de chaleur de la part de cette matière.
Ce but est atteint en disposant sur les parois des tubes de chauffage des séries de protubérances en pointes, de taille relativement petite, interpo- sées par conséquent sur le trajet des gaz chauds et des produits de la combustion; chaque tube est ainsi divisé en plusieurs passages verticaux sans discon- tinuité, la section de ces passages étant relative- ment large en leur milieu et réduite à leurs extré- mités.
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Chaque protubérance est telle que sa surface latérale soit approximativement quatre fois celle de sa base. Toutes ces pointes sont disposées en rangs horizontaux dans les tubes, la distance entre deux pointes d'un même rang est un peu plus grande que le diamètre d'une pointe et les pointes dont placées en quinconces d'un rang à l'autre. La lon- gueur de chacune est un peu supérieure a son diamè- tre moyen, mais reste inférieure au double de ce diamètre.
Chaque tube entre deux panneaux consécutifs de la chaudière présente une entrée rétrécie en forme de Venturi,
Les principales caractéristiques de l'invention résulteront d'ailleurs de la description qui va sui- vre et qui se réfère au dessin annexé, donné unique- ment a titre d'exemple et dans lequel t
La fig. 1 montre en élévation et de face une forme de chaudière perfectionnée suivant l'invention,
La figure 2 montre la même chaudière, de côté
La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 4.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 montre en élévation un panneau de la chaudière .
La figure 6 est une coupe de ce panneau suivant la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une vue de détail, a plus grande échelle, des protubérances indiquées figure 5.
La figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7,
Suivant le mode d'exécution représenté, la chau- dière 10 comprend les deux panneaux/creux extrêmes 11
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et 18, et un certain nombre de panneaux creux intermédiaires 13. Les panneaux extrêmes 11, 12 descendent en-dessous de la base des panneaux in- térmédiaires 13 de façon à constituer des pieds 14 qui supportent la chaudière, la chambre à combustion 15 étant logée entre ces pieds, en-dessous des pan- neaux 13. Dans la chambre 15 sont disposés des or- ganes de chauffage appropriés par exemple des brâ- leurs à gaz 16.
Tous les panneaux de la chaudière communiquent avec trois séries de lumières parallèles 17 17a, 17b/ réunies par les raccords 18, de façon à permettre la circulation du fluide utilisé dans toutes les parties de la chaudière. Les lumières 17 et 17 a sont dispo- sées en bas et de chaque coté des éléments de la chaudière, tandis que les lumières 17b sont placée.'- au sommet et au centre.
L'ensemble des panneaux de la chaudière est préférablement contenu dans une chemise isolante 19.
Sur la face de la chemise 19 est une ouverture 20 qui donne accès à la chambre de combustion 15 et qui est convenablement fermée par un registre ou obturateur 21, traversé par les conduites de gaz 22 des brûleurs 16 et par le tube témoin 23. Les conduites 22 et 23 sont alimentées'par le collecteur 24, qui part d'un régulateur à gaz approprié 25 ; ce régulateur est muni d'une valve-clapet 26, actionnée au moyen des commandes 27 par les procédés automati- ques usuels pour maintenir constantes la température et la pression. Le registre 21 comporte des ouver- tures latérales 28. Des chicanes 29 sont en outre disposées horizontalement entre les pieds 14 et de
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chaque coté des brûleurs 16.
Au-dessus de la chambre 15, espace est mé-
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nagé entre les panneaux de la chaudière de façon à constituer autant de tubes de chauffage verticaux
30, dans lesquels peuvent circuler les gaz chauds et les produits de la combustion,mis ainsi en con- tact avec la paroi des panneaux pour leur céder de la chaleur et chauffer ainsi l'eau qui circule dans la chaudière. Les tubes 30 sont ouverts à leur sommet et ils déversent les gaz ou produits de combustion dans la chambre de fumées 31, munie d'une sortie ou cheminée 32,
Les différents panneaux sont maintenus % l'é- cartement voulu pour constituer les tubes 30, au moyen de brides générales 33, et, à la base et au sommet, par les raccords 34 et 34a assemblés respec- tivement les uns aux autres.
Sur les deux parois opposées des tubes 30 sont placées des séries de rangées horizontales 35 de petites pointes ou protubérances 36 destinées à aug- @ menter les échanges caloriques entre les deux milieux .
Ces pointes sont préférablement venues de fonderie avec la paroi des panneaux de chaudière, elles sont donc prévues sur les deux faces des panneaux 13 et sur une face seulement des panneaux 11 et 12.
Les pointes 36 sont un peu plus courtes que l'épaisseur des brides marginales 33 pour permettre l'ajustage de ces brides et celui des raccorda 34, 34a, pendant le montage de la chaudière. Chaque rangée horizontale de pointes 36 est disposée en face d'une rangée correspondante de la paroi opposée du tube 30; et un petit espace est laissé entre les pointes se faisant face d'une paroi à l'autre, comme on le voit en 37, de façon que toute la surface des pointes
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soit bien en contact aveo le courant de gaz ou de pro- duits chauds qui parcourent le tu 30. Sur chaque L
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paroi, les pointes sont disposées en quinconces d'une rangée à l'autre.
Les brides 33 sont interrompues sur un côté de la chaudière, de façon à pouvoir, par ce côté et par l'ouverture correspondante 38, nettoyer les pointes 36 en introduisant dans les intervalles des rangées 39 une brosse ou un instrument approprié; comme le diamètre des pointes est relativement réduit, cette opération permet de nettoyer pratiquement la surface totale des pointes. Les ouvertures 38 sont normalement obturées par un registre convenable 40 (Fig. 5), maintenu en place par des boulons 40a avec écrous à oreilles 40b, Chaque boulon 40a porte un cro- chet 40o à son extrémité interne pour se fixer sur certaines des pointes 36 du panneau de chaudière 13.
Le nombre des pointes 36, interposées sur le trajet des gaz chauds et des produits de combustion, est suffisamment élevé pour permettre le plus grand échange de chaleur possible entre lesdits gaz et la matière en circulation dans la chaudière.
Dans l'exemple de réalisation représenté, la fi surface d'échanges caloriques, ramenée à. l'unité de surface de vaporisation, est relativement grande, de manière que le liquide en circulation absorbe le ma- ximum de calories sans être obligé de resteindre la section de passage des gaz entre les parois et les pointes des tubes 30; les gaz chauds et les produits de combustion traversent ainsi les dits tubes avec une grande vitesse tout en étant en contact intime et effectif avec la surface à chauffer.
Ce résultat est obtenu en disposant face.à. face sur les parois des tubes 30 un nombre élevé de très petites pointes chauds 36, sans risquer de retarder le courant de gaz qui traverse les tubes - En pratique, la/ longueur de cha-
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que pointe 36 ne doit pas dépasser le double de son diamètre moyen, si l'on veut obtenir le meil- leur échange de chaleur entre le courant de gaz chauds et le liquide en circulation dans la chaudière. La section de base de chaque pointe qui représente la surface de métal chargée de la transmission des calor, est égale à environ le quart de la surface externe de la pointe exposée au courant de gaz chauds.
Pour obtenir l'échange de chaleur le plus efficace entre les gaz chauds et le liquide en circulation dans les panneaux, les pointes sont préférablement espacées, dans chaque rangée horizontale 35, d'une quantité égale ou un peu supérieure au diamètre de base de chaque pointe.
Kes surfaces internes 41.des orides 34 réunies deux à deux, forment un rétrécissement à l'entrée de chaque tube 30, rétrécissement analogue à un Venturi, qui provoque un épanouissement du courant gazeux sur toute la largeur du tube 30, de façon que ce courant
Daigne la totalité des pointes en quinconces sur les parois du tube.
Ainsi que le montre la figure 6, la base 42 de chaque tube 30 est plus large qu'en tout autre point de sa longueur, de façon à assurer l'entrée dans le tube de la totalité des gaz tres chauds et de tous produits de la combustion - La sortie 43 du -cube, rétrécie par la présence des brides 34a, a une section transversale moindre que celle de l'entrée 42. - La surface de passage libre entre les pointes 36, à un niveau quelconque du tube est moindre que la section d'entrée et est plus grande que la section de sortie du tube; la section transversale du tube diminue donc progressivement avec la température des gaz et
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produits de combustion quand ceux-ci traversent le tube vers la sortie 43.
Pendant le fonctionnement de la chaudière, les gaz passent très rapidement dans le tube 30, divisés en petits courants qui sont en contact intime avec les pointes 36 et les parois du tube. Quand les gaz arrivent au sommet de la chaudière, le maxi- mum de calories leur a ainsi été enlevé et a été cédé à l'eau ou à la matière en circulation dans les panneaux.
On a constaté que, dans une chaudière perfec- tionnée suivant l'invention, les gaz entrant dans les tubes à une température d'environ 2000 F., cé- dant environ 17000 F. de chaleur pendant leur trajet dans les tubes, en 1/6 de seconde et ressortent des dits tubes à une température d'environ 300 F. Sui- vant l'invention, environ 86 de la quantité de cha- leur disponible dans les gaz est utilisée.
La matière en circulation dans la chaudière peut être employée pour toute alimentation industriel- le en eau chaude, pour de la vapeur auxiliaire basse pression, pour le chauffage des habitations et toutes autres applications. les ouvertures 44 sont les raccords d'alimen- tation, et les ouvertures 45 sont les raccords d'é- vacuation ; ces ouvertures 44 et 45, de chaque côté de la chaudière, peuvent être mises en communication avec les conduits de circulation externes, pour l'a- limentation en fluide chaud des radiateurs ou autres appareils employés. Quand ces ouvertures ne sont pas en service, elles sont obturées par des registres appropriés 46. que
On a constaté de bons résultats sont obtenus par une construction dans laquelle les panneaux
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creux ont environ 20 pouces de large, 30 pouces de naut et 3 pouces d'épaisseur.
Dans une chau- dière assemblée de cette taille, la distance entre les parois opposées d'un tube est d'environ 1 pou- ce, la section d'entrée juste au-dessus du brûleur est à peu près 30 pouces carrés. La section corres- pondante au sommet de chaque tube, au niveau du rac- cord central, est de 13,5 pouces carrés. La section correspondante au niveau de deux rangées opposées de pointes 36 à l'intérieur des tubes, est de 16,5 pouces carrés. La hauteur d'une pointe 36 est 0 pou- ce,4375, son diamètre de base 0 pouce,3175, son diamètre moyen o,2525. La surface externe de la pointe se monte à 0,3277 pouce carré, et la surface de la section de base est 0,0791 pouce carré.
Bien entendu l'invention n'est nullement limi- tée aux détails d'exécution représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
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Company: A1 # RIC.l1.N RADIATOR COI.TANY ¯¯ ---------- ¯¯ ..
Improvements to gas boilers.
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The present invention relates to boilers of the type with juxtaposed panels, with heating tubes between consecutive panels The object of the invention is to ensure the greatest possible heat exchange between the gases of the hearth and the products of combustion on the one hand and the circulating material on the other hand, up to the maximum heat absorption capacity of this material.
This object is achieved by arranging on the walls of the heating tubes a series of pointed protuberances, of relatively small size, consequently interposed on the path of the hot gases and the products of combustion; each tube is thus divided into several vertical passages without discontinuity, the section of these passages being relatively wide in their middle and reduced at their ends.
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Each protuberance is such that its side surface is approximately four times that of its base. All these points are arranged in horizontal rows in the tubes, the distance between two points of the same row is a little greater than the diameter of a point and the points are placed in staggered rows from one row to another. The length of each is a little greater than its average diameter, but remains less than double that diameter.
Each tube between two consecutive panels of the boiler has a narrowed Venturi-shaped inlet,
The main characteristics of the invention will moreover emerge from the description which will follow and which refers to the appended drawing, given solely by way of example and in which t
Fig. 1 shows in elevation and from the front an improved form of boiler according to the invention,
Figure 2 shows the same boiler, from the side
Figure 3 is a section taken on line 3-3 of Figure 4.
Figure 4 is a section taken on line 4-4 of Figure 3.
Figure 5 shows a panel of the boiler in elevation.
Figure 6 is a section of this panel along line 6-6 of Figure 5.
Figure 7 is a detail view, on a larger scale, of the protuberances shown in Figure 5.
Figure 8 is a section taken on line 8-8 of Figure 7,
According to the embodiment shown, the boiler 10 comprises the two end panels / hollow 11
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and 18, and a number of intermediate hollow panels 13. The end panels 11, 12 descend below the base of the intermediate panels 13 so as to form legs 14 which support the boiler, the combustion chamber 15 being housed between these feet, below the panels 13. In the chamber 15 are arranged suitable heating elements, for example gas burners 16.
All the panels of the boiler communicate with three series of parallel ports 17 17a, 17b / joined by the connectors 18, so as to allow the circulation of the fluid used in all the parts of the boiler. Lights 17 and 17a are arranged at the bottom and on each side of the boiler elements, while lights 17b are placed at the top and in the center.
All the panels of the boiler are preferably contained in an insulating jacket 19.
On the face of the jacket 19 is an opening 20 which gives access to the combustion chamber 15 and which is suitably closed by a damper or shutter 21, through which the gas pipes 22 of the burners 16 and by the witness tube 23 pass. pipes 22 and 23 are supplied by the manifold 24, which leaves from a suitable gas regulator 25; this regulator is provided with a flap valve 26, actuated by means of the controls 27 by the usual automatic methods to keep the temperature and the pressure constant. The register 21 has side openings 28. Baffles 29 are further arranged horizontally between the feet 14 and
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each side of the burners 16.
Above room 15, space is m-
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swam between the panels of the boiler so as to constitute as many vertical heating tubes
30, in which the hot gases and the products of combustion can circulate, thus brought into contact with the wall of the panels in order to transfer heat to them and thus heat the water which circulates in the boiler. The tubes 30 are open at their top and they discharge the gases or combustion products into the smoke chamber 31, provided with an outlet or chimney 32,
The various panels are kept at the desired spacing to constitute the tubes 30, by means of general flanges 33, and, at the base and at the top, by the connectors 34 and 34a assembled respectively to each other.
On the two opposite walls of the tubes 30 are placed series of horizontal rows 35 of small spikes or protrusions 36 intended to increase the heat exchange between the two media.
These points are preferably foundry with the wall of the boiler panels, they are therefore provided on both sides of the panels 13 and on only one side of the panels 11 and 12.
The tips 36 are a little shorter than the thickness of the marginal flanges 33 to allow the adjustment of these flanges and that of the connectors 34, 34a, during the assembly of the boiler. Each horizontal row of spikes 36 is disposed opposite a corresponding row of the opposite wall of the tube 30; and a small space is left between the points facing each other from one wall to the other, as seen at 37, so that the entire surface of the points
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either in contact with the current of gas or hot products which pass through the tu 30. On each L
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wall, the points are staggered from one row to another.
The flanges 33 are interrupted on one side of the boiler, so as to be able, through this side and through the corresponding opening 38, to clean the tips 36 by introducing into the intervals of the rows 39 a brush or an appropriate instrument; as the diameter of the tips is relatively small, this operation makes it possible to clean practically the entire surface of the tips. The openings 38 are normally closed off by a suitable register 40 (Fig. 5), held in place by bolts 40a with wing nuts 40b. Each bolt 40a has a hook 40o at its inner end to attach to some of the spikes. 36 from the boiler panel 13.
The number of points 36, interposed on the path of the hot gases and of the combustion products, is high enough to allow the greatest possible heat exchange between said gases and the material circulating in the boiler.
In the exemplary embodiment shown, the fi caloric exchange surface, reduced to. the vaporization surface unit is relatively large, so that the circulating liquid absorbs the maximum amount of calories without having to restrict the gas passage section between the walls and the tips of the tubes 30; the hot gases and the combustion products thus pass through said tubes at high speed while being in intimate and effective contact with the surface to be heated.
This result is obtained by placing face.à. face on the walls of the tubes 30 a high number of very small hot spikes 36, without risking to delay the gas flow which passes through the tubes - In practice, the / length of each
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that tip 36 should not exceed twice its average diameter, if the best heat exchange between the hot gas stream and the liquid circulating in the boiler is to be obtained. The base section of each point, which represents the metal surface charged with the heat transmission, is equal to approximately one quarter of the external surface of the point exposed to the stream of hot gases.
To achieve the most efficient heat exchange between the hot gases and the liquid circulating in the panels, the tips are preferably spaced, in each horizontal row 35, by an amount equal to or slightly greater than the base diameter of each. point.
Kes internal surfaces 41. of orids 34 joined together two by two, form a constriction at the entrance of each tube 30, a constriction similar to a Venturi, which causes the gas flow to expand over the entire width of the tube 30, so that this current
Deign all of the staggered points on the walls of the tube.
As shown in Figure 6, the base 42 of each tube 30 is wider than at any other point of its length, so as to ensure the entry into the tube of all the very hot gases and all products of combustion - The outlet 43 of the -cube, narrowed by the presence of the flanges 34a, has a smaller cross section than that of the inlet 42. - The free passage surface between the points 36, at any level of the tube is less that the inlet section and is larger than the outlet section of the tube; the cross section of the tube therefore gradually decreases with the temperature of the gases and
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combustion products when these pass through the tube towards the outlet 43.
During operation of the boiler, the gases pass very rapidly through tube 30, divided into small streams which are in intimate contact with the tips 36 and the walls of the tube. When the gases reach the top of the boiler, the maximum amount of heat has been taken away from them and given to the water or the material circulating in the panels.
It has been found that, in an improved boiler according to the invention, the gases entering the tubes at a temperature of about 2000 F., giving up about 17000 F. of heat during their journey through the tubes, in 1 / 6 of a second and emerge from said tubes at a temperature of about 300 F. According to the invention, about 86 of the amount of heat available in the gases is used.
The material circulating in the boiler can be used for any industrial hot water supply, for low pressure auxiliary steam, for home heating and all other applications. the openings 44 are the supply connections, and the openings 45 are the exhaust connections; these openings 44 and 45, on each side of the boiler, can be placed in communication with the external circulation conduits, for the supply of hot fluid to the radiators or other devices used. When these openings are not in use, they are closed by appropriate registers 46. that
It has been observed that good results are obtained by a construction in which the panels
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troughs are approximately 20 inches wide, 30 nautical inches and 3 inches thick.
In an assembled boiler of this size the distance between the opposing walls of a tube is about 1 inch, the inlet section just above the burner is about 30 square inches. The corresponding section at the top of each tube, at the center fitting, is 13.5 square inches. The corresponding section at two opposite rows of spikes 36 within the tubes is 16.5 square inches. The height of a point 36 is 0 inch, 4375, its base diameter 0 inch, 3175, its mean diameter 0.2525. The outer surface area of the tip is 0.3277 square inch, and the base section area is 0.0791 square inch.
Of course, the invention is by no means limited to the details of execution shown and described, which have been chosen only by way of example.
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