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Perfectionnements aux foyers.
L'invention est relative aux foyers et trouve son application dans la construction des parois des foyers de chau- dières en vue d'augmenter la durabilité de ces dernières tout en maintenant les conditions de température propres à assurer une combustion convenable du conbustible. D'autres réalisations ou applications de l'invention ont également un but analogue.
On a rencontré de nombreuses difficultés,spéciale- ment en ce qui concerne les grands foyers dans lesqules il est fait usage de charbon pulvérisé ou de combustibles gazeux ou liquides, par suite de la destruction rapide des parois résultant de la haute température et de la grande rapidité de circulation de la flamme ainsi que de la destruction rapide du brûlage des tubes ou des organes métalliques de la chaudiè- re situés aux endroits les plus exposés.
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Certaines constructions ont été imaginées en vue de vaincre ou d'éviter ces inconvénients; elles comprennent entre autres l'emploi de tubes à circulation d'eau pour le revêtement ou les parois internes des foyers qui sont exposées à l'effet direct de la chaleur de combustion, et au contact de la flamme et des produits de combustion circulant rapidement.
Une telle construction, tout en servant à protéger la maçonnerie d'une destruction rapide, en augmentant donc beaucoup la durabilité des fours et en diminuant le coût des réparations et de l'entretien, provoque une soustraction trop rapide de chaleur des parois du foyer, réduisant de ce fait la température à un point inférieur à celui requis pour assu- rer une combustion efficace,ce qui n'est pas économique pour la consommation de combustible et est préjudiciable pour d'autres misons.
Cette objection est surmontée par la présente inven- tion suivant laquelle les tubes de circulation d'eau du revê- tement sont munis de nombreuses saillies, nervures, chevilles ou blocs qui y sont fixés et de préférence eussent rendus solidaires, par exemple par soudure par points, et qui jouent le rôle d'ancrage ou d'organes de retenue pour un revêtement en matière réfractaire qui'peut y être appliqué sous forme plastique ou de tout autre manière, formant une couche ou garniture qui constitue la face interne ou exposée de la pa- roi et qui est directement soumise à l'effet de la combustion s'effectuant dans le foyer.
Ce recouvrement réfractaire est de conductibilité calorifique beaucoup plus faible que les parois métalliques des tubes de circulation et de plus, il augmente l'épaisseur
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de matière entre la surface exposée à la chaleur et à la flam- me, et l'eau ou l'agent de refroidissement des tubés qui sous- trait la chaleur. Il en résulte que la surface ou la face ex- -posée.de la paroi peut atteindre une température beaucoup plus élevée qu'il n'est possible de l'envisager à la surface des tubes quand ils sont directement exposés, et la tempéra- ture atteinte est ainsi suffisamment élevée pour assurer une combustion efficace, tandisque la paroi de maçonnerie située derrière les tubes est également mieux protégée et que les tubes eux-mêmes sont protégés du brûlage résultant de la combustion dans le foyer.
Par cette construction, la température de la face interne de la paroi du four peut être maintenue à peu près aussi élevée que la matière réfractaire peut le supporter sans fondre et se détériorer, tandis que la scorie provenant de la fusion des cendres tend à s'accumuler et à s'unir aux tubes ou à la matière réfractaire qui les recouvre, et peut, dans certains cas, servir à constituer la garniture réfractai- re requise pour les tubes.
La construction caractérisée par des conduits ou récipients métalliques destinés à recevoir un fluide de re- froidissement et munis de saillies pour la fixation d'un revêtement réfractaire sur leur surface métallique, peut s'ap- pliquer à des foyers existants, les saillies étant fixées par exemple par soudure aux tubes ou aux autres récipients métalliques en place dans le foyer, ou attachées par une fixa-9, tion mécanique appropriée lorsque c'est faisable. L'invention peut également être utilisée dans des constructions nou- velles, auquel cas on peut réaliser une paroi plus simple et moins coûteuse que la paoi ordinaire en maçonnerie construite à l'extérieur des tubes.
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L'invention est applicable à d'autres parties des chaudières à vapeur et dés foyers qu'aux parois de ces appa- reils,par exemple à certains éléments de circulation de la chaudière proprement dite qui sont très exposée au feu; cer- tains exemples d'une telle réalisation de l'invention seront représentés et décrits.
La fig. 1 est une coupe horizontale d'une partie de paroi du foyer réalisant la présente invention et montrantun Exemple d'une construction qui peut être employée dans un foyer neuf;
La figure 2 est une vue en élévation de la face antérieure de la paroi représentée sur la Fig. 1, d'est à di- re la face exposée au feu à l'intérieur de la chambre de combustion;
Les figs. 3 et 4 sont des vues semblables repré- sentant l'invention telle qu'elle peut être appliquée à des foyers existants du type dans lequel les parois sont composées de maçonnerie et de tubes à circulation d'eau.
La fig. 5 est une coupe horizontale montrant une modification de la construction représentée sur les Figs. 3 et 4.
La fig. 6 est une coupe horizontale d'une autre mo- dification de la construction dans laquelle les parois sont composées de maçonnerie et de tubes d'eau;
La fig. 7 est une coupe verticale montrant l'invention appliquée à un élément du système circulatoire de la chaudière;
La fig. 8 est une coupe de détail suivant le plan indiqué en X - 8 dans la fig. 7 et
La fig. 9 est un détail dont il sera question ci= après* Dans la construction représentée sur les fig.
1 à 5,
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les tubes de circulation 2 sont de l'espèce employée pour former un revêtement protecteur refroidi pour foyer, ces tubes étant pourvus sur des faces diamétralement opposées de saillies radiales et longitudinales externes ou nervures 3 qui ensont rendues solidaires par exemple par soudure électrique et servent à fermer presque complètement les espaces qui sont nécessairement ménagés entre les tubes pour permettre de relier ceux-ci efficacement à leurs extrémités à des collecteurs ou autres organes destinés à maintenir la circulation dans ces tubes.
Ces tubes munis de leurs nervures soudées consti- tuent par conséquent un revêtement refroidi pour la paroi de maçonnerie habituellement construite à l'extérieur des tubes, comme c'est indiqué en 4 sur la figure 3, et ils empêchent cette maconnerie d'atteindre une température suffisamment élevée pour provoquer sa destruction rapide.
En vue de prévenir un refroidissement trop important de la surface interne de la paroi du foyer qui produirait une mauvaise combustion du combustible et pourrait être préjudi- ciable à d'autres points de vue, les tubes sont, suivant la présente invention, pourvus d'une quantité de saillies, ner- vures, broches ou blocs 5 qui, comme le montrent les figures 1 et 2sont également ménagées sur les nervures 3 des tubes, ces saillies étant de préférence fixées aux parois des tubes et des nervures par soudure.
Ces saillies 5 servent d'ancrage ou de moyens de fixation, à la surface des tubes et vers l'intérieur du four, pour une couche ou revêtement en matière réfractaire, comme c'est indiqué en 6, cette matière présentant une conductibi- lité calorifique moindre que les'parois des tubes 2 et offrant également une épaisseur additionnelle de matière entre la face intérieure exposée de la paroi et le fluide de refroidis-
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sement circulant dans les tubes 2. Il s'en suit que la tempé- rature à la surface interne peut atteindre un point auquel la combustion efficace des gaz et du combustible frappant cette mrface n'est pas affaiblie.
En même temps, la protection de la partie de maçon- nerie 4 de la paroi est égale ou plus grande que celle offerte par les tubes nus, seuls.
Parmi les constructions décrites jusqu'ici, celle qui est représentée sur les figures 3 et 4 peut avantageuse- ment être adoptée pour des foyers existants et ayant déjà fonctionné, les saillies d'ancrage 5 pouvant être fixées aux tubes 2 et à leurs nervures 3 par soudure électrique.
Une réalisation efficace et dans quelques cas ap- propriés de l'invention peut être obtenue en n'adaptant des saillies d'ancrage qu'aux nervures des tubes, comme c'est montré sur la figure 5, dans laquelle les saillies sont indi- quées comme étant fixées mécaniquement aux nervures 3 par des tenons ou ergots sentis ou vissés dans des trous forés dans les nervures pour le recevoir.
Cette construction permet d'accroître très sensi- blement la température régnant sur la face interne de la paroi, par rapport à celle qu'il est possible d'atteindre quand les surfaces des tubes et des nervures sont exposées directement au feu, à l'intérieur de la chambre de combustion. De plus, la matière réfractaire qui est solidement ancrée par les saillies des nervures 3 des tubes peut recouvrir complètement les tubes ou bien dans certains cas un revêtement réfractaire s'accumulera et se formera sur les tubes, comme on l'explique- ra ci-après. Le'recouvrement réfractaire appliqué et main- tenu comme dans la construction représentée sur la figure 6 permettra d'augmenter considérablement la température à la
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surface interne de la paroi et pourra dans beaucoup de cas donner satisfaction.
La construction représentée sur les figures 1 et 2 peut être employée là où l'invention est appliquée dès le dé- but à une construction neuve. Dans ce cas, les tubes peuvent être munis sur leur surface extérieure de saillies d'ancra- ge 51 semblables aux saillies 5 et, comme c'est représenté, des saillies plus longues 52, 53 sont fixées aux nervures et à l'arrière des tubes. Toutes ces saillies 51,52, 53 servent à assurer l'ancrage du matériau constituant la paroi 40 qui peut être un béton ou un mortier approprié appliqué à l'état ]astique, en le projetant ou en le moulant sur les surfaces ternes des tubes et des nervures de telle sorte que leurs saillies d'ancrage s'y noient comme cela se pratique dans la construction en béton.
A la partie de droite des figures 1 et 2, les sail- lies d'ancrage 50 sont représentées sous la forme de nervures longitudinales qui, dans certains cas, peuvent être préféra- bles à, celles de forme cylindrique représentées à gauche sur les figures 1 et 2 ou à celles de forme pyramidale représentées sur les autres figures.
La. construction représentée sur la figure 6 est semblable à celle déjà décrite, sauf que les tubes 2, dans ce cas, ne sont pas munis de nervures longitudinales comme celles représentées en 3 sur les figures 1 à 5, et que la paroi de maçonnerie, ou une partie de celle-ci indiquée en 7, peut être en une matière plus réfractaire que celle qui est éces- saire et ordinairement employée dans les parois de maçonnerie extérieures telles que celle qui est indiquée en 4 sur la figu- re 3, où elle est appliquée à des tubes de circulation munis de Nervures longitudinales 3.
Ces nervures ne servent pas uniquement à assurer l'obturation presque totale des @
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intervalles entre les tubes., mais également à augmenter la conductabilité calorique de ces intervalles vers les tubes et le fluide de circulation qui s'y trouve, de telle sorte que la maçonnerie à l'arrière ou à l'extérieur des ces nervu- res n'atteint pas une température aussi élevée que la maçonne- rie indiquée en 7 sur la figure 6.
Les figures 7 et 8 représentent certaines parties du système circulatoire d'une chaudière d'un type courant qui sont exposées plus directement que le reste à l'action de la flamme et de la chaleur la plus"intense du feu et qui par conséquent brûlent souvent et doivent fréquemment être rem- placées alors que les autres parties de la chaudière, moins ex- posées, restent encore en bon état.
Comme exemples, on a montré un collecteur transver- sal en 12, un récipient à eau ou collecteur de boue transver- sal en 15 et un faisceau de tubes de circulation qui s'étend en 16 de la partie supérieure du corps cylindrique 15 au corps de vapeur (non représenté) sur les figures 7 et 8.
Ces parties du système circulatoire ou toutes autres parties qui sont jugées être assez exposées pour avoir une durée sensiblement moindre que les autres éléments de la chau- dière, sont munies de saillies d'ancrage 5 telles que celles déjà décrites à propos des tubes de circulation 2 constituant une partie des parois latérales, ces saillies servant d'an- crag à un revêtement 6 en matière réfractaire qui ne doit être appliqué que sur-la-..--face des tubes ou récipients contre laquelle la flamme et les gaz frappent directement.
Le fluide de refroidissement des tubes ou réservoirs 12, 15, 16 servira à évacuer la chaleur du revêtement réfrac- taire 6 et des parois de tubes avec une vitesse suffisante pour permettre au revêtement réfractaire de résister à l'action du feu sans destruction, tandis que la température à la surface du métal sera sensiblement moindre que quand il est exposé
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directement au feu, et l'oxydation ou l'attaque chimique du métal sera empêchée de telle sorte que les surfaces métalli- ques seront convenablement protégées contre le brûlage.
En vue de mieux remplir leur rôle d'ancrage du revê- tementmmtière réfractaire, les saillies peuvent présenter
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la forme de coinsouêtreapproximativement en forme de tronc de pyramide, comme c'est montré, et être fixées au tube par leur plus petite extrémité de manière à former une sorte d'as- semblage en queue d'aronde avec le revêtement réfractaire. Com- me c'estreprésenté sur la figure 9, ces saillies ou blocs peuvent être découpés d'une barre, les plans de coupe étant légèrement inclinés par rapport à la longueur de la barre, et le sens de leur inclinaison alternant d'une coupe à la suivante.
La matière réfractaire peut s'appliquer à l'état plastique et l'on peut utiliser tout composé ou matériau ré- fractaire approprié tel que ceux employés ordinairement pour la fabrication de briques pour maçonneries réfractaires.
Quand les tubes munis de leurs saillies ne sont pas recouverts oule sont seulement d'une couche relativement mince de matière réfractaire, la scorie ou mâchefer provenant de la cendre du combustible s'y accumulera et formera elle- même sur les tubes un revêtement convenable pour produire les conditions voulues de température. La rapidité et l'efficaci- té de cette action varie en quelque sorte suivant la nature du combustible utilisé, de telle sorte qu'il n'est pas néces- sairedans tous les cas d'appliquer un revêtement avant que le foyer soit mis enmarche. Toutefois cette formation du revê-
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tement léfractairejapartir de la scorie ainsi que son adhérence efficace aux tubes aux saillies sont favorisées par un recouvrement préliminaire effectué avec un matériau réfractai- re approprié.
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Après land-se ai marche du foyer, il se produira à un degré plus ou moins élevé-un ajustement pratiquement au- tomatique de l'épaisseur du revêtement réfractaire recouvrant le métal où s'opère la circulation de l'agent de refroidis- sement, étant donné que si le revêtement devient trop épais la température dépassera son point de fusion et il en résul= tera un enlèvement de la matière à la surface ainsi exposée jusqu'àce que l'épaisseur soit réduite,à un point tel que l'ef- fet de refroidissement du fluide circulant dans le récipient métallique produise une réduction de la température à cette surface.
Cette réduction de température fera tomber celle-ci à un point tel qu'il ne se produira plus de fusion, de ramol- lissement ni d'usure du revêtement réfractaire. D'autre part, quand ce dernier est relativement mince, la température inférieure régnant à sa surface provoque la solidification' et l'accumulation des scories provenant des cendres. ce qui augmente l'épaisseur du revêtement jusqu'à ce que soit atteintela température à laquelle les particules de cendres en fusion ne puissent plus y adhérer ni s'y accumuler.
Sila matière réfractaire est appliquée origi- nairement à l'état plastique sur et entre les tubes, ou elle s'y dépose comme produit de combustion, ou s elle y est appliquée de toute autre manière appropriée, l'effet conjugué ou combiné des tubes munis de leurs saillies, avec ou sans nervures dans les intervalles qui les séparent, et du revête- ment réfractaire fixé sur les tubes ou récitent s de métal con- tenant m agent de refroidissement et efficacement ancré au métal par ses saillies, est de procurer une paroefficace ou une paroi interne ourevêtement efficace pour la paroi de maçonnerie ordinaire ayant pour effet de protéger convenablement la maçonnerie et le revêtement réfractaire de-toute usure provenant de la combustion,
tandis qu'en même temps une tempé-
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rature élevée est maintenue sur la surface exposée au feu de telle sorte que le rendement de la combustion n'est pas affaibli par l'action de refroidissement de l'agent qui pro- tège la construction de l' effet destructif du feu.
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R E V E N D I C A T I 0 N S.
1)- .. Récipient métallique pour un agent de re- froidissement exposé au feu de la chambre de combustion d'un foyer, caractérisé en ce que sa surface exposée est pourvue de saillies métalliques destinées à servir d'ancrage à un revêtement en matière réfractaire.
2)- Elément de paroi de foyer comprenant un tube de circulation d'eau présentant sur sa surface extérieure orientée vers lintérieur du foyer un certain nombre de saillies métalliques servant d'ancrage à un revêtement en matière ré- fractaire.