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" Perfectionnements aux foyers de chaudières "
Cette invention se rapporte à un foyer de chaudière$ dont une ou plusieurs parois sont refroidies par des tubes d'eau reliés au système de circulation de la chaudière et à travers lesquels se fait aussi une circulation locale deau.
On comprendra bien 1?invention par la description donnée ci- dessous avec référence aux dessins annexés, dans lesquels fig.1 est une vue de coté partiellement en coupe montrant
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une forme d exécution du P i1wl.mtlon. et Fîg.33 una va do rnao de celle-ci.
L'invention est décrite dans son application à une chaudière Stirling, mais il est bien entendu qu'elle peut être utilisée aussi dans des chaudières d'autres types. Sur les dessins, les chiffres de référence 5,6 et 7 désignent
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les trois corps cylindriques supérieurs d'une chaudière
Stirling dont le corps inférieur ou collecteur de boues est représenté en 8. Ces corps cylindriques sont reliés par des faisceaux de tubes 9, 10, et 11 et les corps su- tubes périeurs sont reliés entre eux par les /12 et 13. La chau- dière est pourvue des chicanes habituelles et d'une sortie pour les produits de la combustion, ainsi que d'un surchauf- feur.
Un foyer 15 est disposé en-dessous de la chaudière ot sur le dessin il est pourvu d'un chargeur.à grille sans fin 16, bien qu'il puisse être muni de brûleurs à huile, à gaz ou autres combustibles si on le désire. Un faisceau de tubes 17 s'étend le long de la paroi antérieure du foyer et comporte du coté intérieur une garniture réfractaire 18 qui peut être constituée par exemple par des blocs présentant une face postérieure métallique en contact avec les tubes et une face en matière réfractaire tournée vers l'intérieur du foyer. Les extrémités supérieures des tubes 17 sont reliées ,à un collecteur 19 et leurs extrémités inférieures à un col- lecteur 20.
Un tube 21 à l'extérieur de la maçonnerie de la chaudière relie le corps cylindrique 8 au collecteur 20 et un tube 22 à l'extérieur de la chaudière relie les collecteurs
19 et 20, tandis que le tube 23 pourvu d'une soupape 23' relie le collecteur 19 au corps cylindrique supérieur 7 .Un tuyau de purge à soupape 24 peut être adapté au collecteur 20.
Le fonctionnement se fait comme suit : L'eau d'ali- mentation est introduite dans la chaudière en,un point appro- prié quelconque et les produits chauds=-de la combustion du foyer passant à travers les faisceaux de tubes 9,10 et 11, engendrent de la vapeur. L'eau passe du corps cylindrique 8
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par le tube 21 dans le collecteur 20 et de là dans les tubes 17 où elle reçoit la chaleur du foyer 15, et le mélange de vapeur et d'eau s'élève dans le collecteur 19 ou il se sépare partiellement, la vapeur en majeure partie passant par le tube 23 dans le tube 7 et la majeure partie de l'eau descen- dant par le tube 22 dans le collecteur 30' Il y a donc une circulation locale d'eau à travers les tubes 17 et 22 en outre de l'eau qui passe du tube 21 dans le collecteur 20 et les tubes 17.
On a trouvé que pour obtenir une circulation locale satisfaisante dans les tubes 17 et 22, il est nécessaire que la friction dans le tube 23 ait une valeur considérableo On peut atteindre ce résultat en donnant à ce tube 23 de faibles dimensions ou en y établissant une soupape ou un étranglement qui provoque la friction désiréeo Si l'on empêche une trop grande quantité d'eau de circuler de bas en haut dans le tube 23, la hauteur de charge dans les tubes 17,qui se produit par suite de la différence de densité de l'eau dans le tube 21,etc, et les tubes 17,dépasse toujours le frottement dans ces tubes 17, de sorte que l'eau circule constamment de bas en haut à travers ces derniers et de haut en bas dans le tube 22 lorsque le foyer est en activitéo Par exemple,
des résultats avanta- geux ont été obtenus en réduisant la circulation dans le tube 23 dans une telle mesure que 9 parties de vapeur pour 1 partie d'eau en volume ( ou 9 parties d'eau à 1 partie de vapeur en poids ) à la pression de 15,75 Ko circulent de bas en haut dans le tube 23. Dans ces conditions, le courant d'eau descen- dant dans le tube 22 ne comporte pour ainsi dire que de l'eau et représenta à pou près 80 fols le poids de la valeur produite.
Le courant ascendant dans les tubes 17 est constitué par un
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mélange de vapeur et d'eau comportant une quantité d'eau égale à environ 93 fois le poids de vapeur engendrée. En prenant les volumes comme base, cela représente approximative- ment 46% d'eau et 52% do vapeur à l'extrémité supérieure du tube 17. Un volume de vapeur ne dépassant pas 50% en ce point peut être considéré comme donnant toute sécurité et les dimen- sions des tuyaux sont déterminés pour satisfaire à cette condi- tion. De même, on constaté que la réduction de la section du tube 23 de manière que les volumes d'eau et de vapeur qui y circulent soient àpproximativement égaux, est une condition qui donne lieu à une circulation locale satisfaisante.
On a mentionné ci-dessous quelques uns des avanta- ges obtenus par cette invention.
(a) Du fait que l'eau de la chaudière circule dans les tubes des parois du foyer, la concentration des impuretés dans toutes les parties de l'eau reste approximativement la même que celle des autres parties.
(b) La faible quantité d'eau qui est ramenée dans le tube étranglé 23 ne provoque pas d'agitation de l'eau dans le corps cylindrique 7 au point de produire une augmen- tation appréciable du degré d'humidité de la vapeur qui est prélevée de la chaudière.
(c) Une recirculation suffisante se fait dans le tube 17 lorsque la chaudière est mise en service et avant qu'elle ne commence à produire de la vapeur,de telle sorte que le danger de porter les tubes 17 à incandescence est écar- té.
(d) Les faibles dimensions des tubes 21 et23 dont le cotit est peu élevé permettent d'obtenir une grande flexi- bilité entre la chaudière et les parois en raison de leurs faibles dimensions et d'avoir une connexion plus satisfai- @
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sante avec les corps cylindriques, étant donné que les tubes sont assez petits pour pouvoir être mandrinés directement dans les corps cylindriques sans l'emploi de selles ou de tubulures qui sont nécessaires lorsqu'il s'agit de grands tuyaux.
REVENDICATIONS.
1. Dans un foyer de chaudière, une paroi de foyer avec laquelle est combiné Lui systeme de refroidissement csmpor- tant une série de tubes d'eau s'étendant verticalement, reliés au système de circulation de la chaudière et susceptibles d'ê- tre chauffés par le foyer, des collecteurs supérieur et inférieur pour ces tubes, le collecteur supérieur étant relié au système de circulation par une communication étranglée et un tube exté- rieur à cette paroi du foyer et reliant ces collecteurs.
2. Dans un foyer de chaudière, un faisceau de tubes de refroidissement de paroi de foyer soumis à la chaleur du foyer, des collecteurs auxquels les extrémités de ces tubes sont rac- cordées, une connexion entre ces collecteurs soumise à une tem- pérature inférieure à celle des tubes de fefroidissement et des connexions entre ces collecteurs et le système de circulation de la chaudière, la connexion de l'extrémité supérieure de ce faisceau de tubes au système de circulation étant plus petite que la connexion de l'extrémité inférieure de ce faisceau de tu- bes avec ce système de circulation.
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"Improvements to boiler hearths"
This invention relates to a boiler hearth, one or more walls of which are cooled by water tubes connected to the circulation system of the boiler and through which also a local circulation of water takes place.
The invention will be clearly understood from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a side view partially in section showing
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a form of execution of P i1wl.mtlon. and Fig. 33 una va do rnao of the latter.
The invention is described in its application to a Stirling boiler, but it is understood that it can also be used in boilers of other types. In the drawings, reference numerals 5,6 and 7 denote
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the three upper cylindrical bodies of a boiler
Stirling whose lower body or sludge collector is represented at 8. These cylindrical bodies are connected by bundles of tubes 9, 10, and 11 and the upper bodies are connected to each other by / 12 and 13. The heater - dière is provided with the usual baffles and an outlet for the combustion products, as well as a superheater.
A hearth 15 is arranged below the boiler and in the drawing it is provided with an endless grid charger 16, although it can be fitted with oil, gas or other fuel burners if desired. . A bundle of tubes 17 extends along the front wall of the hearth and comprises on the inner side a refractory lining 18 which may be constituted for example by blocks having a rear metal face in contact with the tubes and a face made of refractory material. turned towards the interior of the fireplace. The upper ends of the tubes 17 are connected to a manifold 19 and their lower ends to a manifold 20.
A tube 21 outside the brickwork of the boiler connects the cylindrical body 8 to the collector 20 and a tube 22 outside the boiler connects the collectors
19 and 20, while the tube 23 provided with a valve 23 'connects the manifold 19 to the upper cylindrical body 7. A valve purge pipe 24 can be fitted to the manifold 20.
The operation is as follows: The feed water is introduced into the boiler at any appropriate point and the hot products = -of the combustion of the fireplace passing through the bundles of tubes 9,10 and 11, generate steam. Water passes from the cylindrical body 8
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through the tube 21 in the collector 20 and from there in the tubes 17 where it receives the heat from the hearth 15, and the mixture of steam and water rises in the collector 19 where it partially separates, the steam in major part passing through tube 23 into tube 7 and most of the water going down through tube 22 into manifold 30 'There is therefore a local circulation of water through tubes 17 and 22 in addition to the water which passes from the tube 21 into the collector 20 and the tubes 17.
It has been found that to obtain a satisfactory local circulation in the tubes 17 and 22, it is necessary that the friction in the tube 23 has a considerable value. This result can be achieved by making this tube 23 small or by establishing a valve or a throttle which causes the desired friction If too much water is prevented from flowing up and down through tube 23, the head of load in tubes 17, which occurs as a result of the difference in density of the water in the tube 21, etc., and the tubes 17, always exceeds the friction in these tubes 17, so that the water constantly circulates from bottom to top through these and up and down in the tube 22 when the home is active o For example,
advantageous results have been obtained by reducing the circulation in tube 23 to such an extent that 9 parts of steam to 1 part of water by volume (or 9 parts of water to 1 part of steam by weight) pressure of 15.75 Kb flow from bottom to top in tube 23. Under these conditions, the stream of water descending in tube 22 comprises almost only water and represented about 80 fols the weight of the value produced.
The updraft in the tubes 17 is formed by a
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mixture of steam and water comprising an amount of water equal to approximately 93 times the weight of steam generated. Taking the volumes as a basis, this represents approximately 46% water and 52% vapor at the upper end of tube 17. A volume of vapor not exceeding 50% at this point can be considered to be safe. and the dimensions of the pipes are determined to satisfy this condition. Likewise, it has been found that reducing the section of tube 23 so that the volumes of water and steam circulating therein are approximately equal is a condition which gives rise to satisfactory local circulation.
Some of the advantages obtained by this invention have been mentioned below.
(a) Because the water from the boiler circulates through the tubes of the walls of the fireplace, the concentration of impurities in all parts of the water remains approximately the same as that of other parts.
(b) The small quantity of water which is returned to the constricted tube 23 does not cause the water in the cylindrical body 7 to agitate to the point of producing an appreciable increase in the degree of humidity of the steam which is taken from the boiler.
(c) Sufficient recirculation takes place in tube 17 when the boiler is put into service and before it begins to produce steam, so that the danger of making the tubes 17 incandescent is avoided.
(d) The small dimensions of the tubes 21 and 23, the cost of which is low, make it possible to obtain great flexibility between the boiler and the walls due to their small dimensions and to have a more satisfactory connection.
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health with cylindrical bodies, as the tubes are small enough to be able to be spindled directly into cylindrical bodies without the use of saddles or tubing which are necessary when dealing with large pipes.
CLAIMS.
1. In a boiler hearth, a hearth wall with which is combined its cooling system is a series of vertically extending water tubes, connected to the boiler circulation system and capable of being heated by the hearth, upper and lower collectors for these tubes, the upper collector being connected to the circulation system by a choked communication and an outer tube to this wall of the hearth and connecting these collectors.
2. In a furnace furnace, a bundle of furnace wall cooling tubes subjected to the heat of the furnace, manifolds to which the ends of these tubes are connected, a connection between these manifolds subjected to a lower temperature. to that of the cooling tubes and the connections between these collectors and the boiler circulation system, the connection of the upper end of this tube bundle to the circulation system being smaller than the connection of the lower end of this bundle of tubes with this circulation system.
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