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Brevet d'inventiont Perfectionnements dans les générateurs à vapeur ou chaudières à vapeur.
La présente invention se rapporte aux générateurs ou chaudières à vapeur.
Suivant l'invention des tubes d'eau inclinés, disposés en faisceaux dans la boite à feu ou dans la chambre de combus- tion de la chaudière, sont reliés aux extrémités aux collecteurs des tubes, qui sont eux-mêmes reliés au réservoir d'eau et de vapeur ou récipient à pression, au moyen de tuyaux de circula- tion ascendante et descendante disposés à l'extérieur du bâti de la chaudière. Ce dispositif assure une circulation positive et en sens unique de l'eau à chauffer.
L'unité comprenant les tubes d'eau inclinés et les collec-
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teurs des tubes, est comprise entièrement dans la bolte à feu ou chambre de combustion, préférablement de façon à ce que les col- lecteurs soient entièrement en dehors; mais ils peuvent être en partie en dehors et en partie en dedans.
Une autre caractéristique de l'invention est que l'on cons- truit le tuyau de circulation ascendante qui relie le collecteur des extrémités supérieures des tubes d'eau inclinés avec le récipient à pression, avec une section transversale plus grande que le tuyau de circulation descendante qui relie la partie in- férieure du récipient à pression avec le collecteur des extrémi- tés inférieures des tubes d'eau inclinés. Cette caractéristi- que aide la circulation positive mentionnée de l'eau en ce que, en prévoyant la dilatation naturelle de l'eau par la chaleur, cela empêche le ralentissement de la circulation qui se produi- rait si les tuyaux de circulation ascendante et descendante a- vaient la même section transversale.
Naturellement le collecteur des tubes à l'une ou aux deux extrémités de ladite unité peut être relié au récipient à pres- sion par plus qu'un tube unique de circulation, et la section totale du tube ou des tubes de circulation ascendante peut être plus grande que la section totale du tube ou des tubes de circu- lation descendante pour la raison qui vient d'être donnée.
A titre d'exemple, quelques unes des nombreuses construc- tions de chaudières possibles suivant l'invention sont repré- sentées sur les dessins ci-joint, sur lesquels:
Fig.1 est une vue de face d'une chaudière;
Fig.2 est une vue de côté de la même, et Fig.3 est une élévation latérale en coupe d'une forme légè- rement modifiée, et qui montre les détails de la construction;
Fig.4 est une vue de face d'une autre modification et Fig.5 est une élévation en coupe sur la ligne v-v de Fig.4 et Fige. 6 - 12 sont des élévations, en partie en coupe, d'au-
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tres constructions modifiées.
Les mêmes chiffres de référence indiquent les organes sem- blables dans les diverses réalisations représentées.
La chaudière représentée dans les Figs. 1 et 2 (qui ressem- ble dans les détails généraux à celle représentée dans la Fig.3) comprend une enveloppe 1, qui constitue la bolte à feu ou la chambre de combustion, montée sur un cadre en cornières 2, et qui sert de soutien pour un récipient cylindrique à pression 3.
Ce récipient contient un carneau, ascendant 4- qui le traverse entièrement, pour le passage des gaz de combustion à la cheminée 5 de la chaudière. L'enveloppe 1, qui est préférablement en a,cier doux, est pourvue d'un revêtement 6 en briques réfractai- res et pour empêcher la transmission de la chaleur à l'enveloppe, on applique un calorifuge 7 en amiante ou matière semblable en- tre l'acier et la magonnerie. La chaudière représentée dans les Figs. 1 et 2 est convenable pour le chauffage au charbon et el- le est pourvue d'une grille 8 et d'une porte de foyer 9.
Un faisceau 10 de tubes d'eau droits est disposé sous une certaine inclinaison dans la chambre de combustion, les extré- mités des tubes traversent des tôles perforées 12 dans l'enve- loppe 1 et sont mandrinées ou autrement reliées aux deux collec- teurs extérieurs 13 qui sont convenablement en métal embouti et munis de couvercles amovibles 14. Ces collecteurs communiquent avec l'intérieur du récipient à pression au moyen de tuyaux de circulation ascendante et descendante. Le tuyau dé circulation descendante 15 relie la partie inférieure du récipient à pression au collecteur inférieur 13. Le tuyau de circulation ascendante 16 relie le collecteur supérieur au récipient à pression au des- sus du niveau de l'eau qui s'y trouve, et la section transversale est plus grande que celle du tuyau de circulation descendante 15.
En regardant la Fig.3 on comprendra divers détails de la construction de la Chaudière. Le tuyau de circulation ascendan- te 16 est muni d'une plaque de renvoi ou chicane 18 au dessus de
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la liaison avec le récipient à pression, au niveau 17 de l'eau qui s'y trouve, pour diminuer la dispersion du jet sortant du tube. Le nettoyage de l'intérieur des tubes est possible en enlevant les couvercles 14 des collecteurs et celui de l'exté- rieur en ouvrant la porte 19 qui se trouve dans l'enveloppe 1.
Les collecteurs, dont celui d'en bas est pourvu d'une soupape de purge 21, sont convenablement construits sur une tôle de fond emboutie 23 dans laquelle les tubes 10 sont mandrinés, une paroi périphérique 24 est attachée par rivure, soudure ou autres moyens au rebord de la plaque 23 et qui comporte sur le bord ex- térieur des organes de renforcement 25 auxquels on peut attacher le couvercle 14.
Comme représenté dans la Fig.2, le tuyau de circulation ascendante 16 est relié au couvercle 14 du collecteur supérieur mais il peut être convenablement relié au collecteur en travers de la paroi périphérique 24, comme représenté dans la Fig.3'
La réalisation représentée dans la Fig.3, convenable pour le chauffage à l'huile, comprend un dispositif à brûleur d'hui- le 22, et est dépourvue de grille.
Pendant le fonctionnement, l'eau contenue dans le récipient pression 3 et dans l'unité comprenant les tubes inclinés 10, collecteurs 13 et tuyaux 15 et 16, acquiert une circulation défi- nitive au moyen de la chaleur qui y est transmise, c'est-à-dire ascendante par les tubes 10 et ensuite par le tuyau 16 vers le récipient à pression, tandis qu'en même temps de l'eau plus frai- che du fond du récipient à pression, passe au collecteur infé- rieur par le tuyau 15. Les gaz de combustion montent autour des tubes d'eau et entre ceux-ci et passent ensuite par le carneau ascendant 4, ce qui donne un rendement thermique élevé.
En plus, à cause de la petite quantité d'eau contenue dans les tubes, relativement à la grande surface de chauffe qu'ils présentent, on peut produire de la vapeur très rapidement.
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La construction modifiée de la chaudière représentée dans les Figs. 4 et 5, comprend deux unités à tubes d'eau, chacune avec un faisceau de tubes 10 qui relient deux collecteurs 13, ces unités sont disposées de champ dans la chambre de combustion.
Chaque unité est pourvue de ses propres tuyaux de circulation 15 et 16 qui communiquent avec le récipient à pression 3 comme déjà décrit. Cette construction convient spécialement pour la production de vapeur au moyen de la chaleur perdue, par exemple des moteurs Diesel. La disposition des tubes représentée donne un faisceau profond, convenable pour extraire la quantité maxi- mum de chaleur des gaz. Ce dispositif réduit également la sec- tion libre, et accélère ainsi la vitesse des gaz avec un résul- tat avantageux. On peut employer l'huile comme combustible si des gaz perdus ne sont pas disponibles et en effet la chaudière est représentée comme munie d'un brûleur à l'huile 22.
Si on le désire, on peut disposer une chicane verticale entre les deux faisceaux de tubes dans la chambre de combustion.
Dans la construction représentée dans la Fig.6 on a dessiné des modifications possibles. La chambre de combustion peut être pourvue de chicanes 26 en sections, pour diriger les gaz chauds pour qu'ils restent plus longtemps en contact avec les tubes d'eau 10. Ensuite la récipient à pression 3 peut être pourvu d'un certain nombre de tubes de fumée 27 au lieu d'un carneau vertical unique, et la cheminée de la chaudière disposée direc- tement au dessus du récipient à pression peut avoir une section agrandie, non seulement pour embrasser les extrémités de tous les tubes de fumée 27, mais également pour contenir un disposi- tif auxiliaire tel qu'un surchauffeur ou un réchauffeur d'eau ou de l'air.
La chaudière peut être modifiée de fagon à pouvoir se prê- ter aux limitations variables de surface du plancher, de hauteur disponible et des dispositifs d'amanée des gaz de combustion.
Les Fige. 7, 8 et 9 représentent des chaudières dont la hauteur
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totale est diminuée en prévoyant un récipient horizontal à pres- sion 30. Dans la Fig.7 les gaz de combustion sont représentés comme évacués de la partie postérieure de la chaudière au moyen d'un carneau horizontal 5, et communiquant la chaleur au réci- pient à pression 30 uniquement par contact avec le fond de ce- lui-ci et sans le traverser. Dans la Fig.8 on a représenté une modification par laquelle les gaz de combustion traversent un carneau. unique 4 dans le récipient à pression 30 vers la chemi- née 5 et dans la Fig.9 par un faisceau de tubes de fumée 27 dans le récipient à pression 30 vers une boite de fumée 29 qui communique avec la cheminée 5.
Dans les cas où la profondeur est restreinte et également la hauteur libre, le récipient à pression peut être disposé transversalement. Dans la Fig.10 on a représenté une telle construction, le récipient à pression 31 étant disposé directe- ment sur le faisceau de tubes d'eau 10, et sa surface inférieure étant chauffée par les gaz de combustion qui sont dirigés sur elle au moyen de la chicane 26 et passent ensuite au carneau descendant 50.
Lorsqu'on désire avoir une plus grande surface pour le dégagement de la vapeur, dans les mêmes limites de hau- teur et profondeur disponibles, on peut disposer deux ou plu- sieurs tambours horizontaux, comme représenté dans la Fig.11, transversalement et tout près au dessus des tubes d'eau 10, la circulation se faisant à partir du tambour postérieur par le tuyau de descente 15 aux tubes d'eau 10, et par le tuyau ascen- dant 16 au tambour antérieur, les deux tambours étant reliés par un tuyau à vapeur 32 et un tuyau à eau 33. La chaudière est de nouveau représentée comme pourvue d'une conduite descendante 50 pour diriger les gaz de combustion vers un carneau souterrain.
On remarquera qu'une chaudière suivant l'invention,munie d'un ou de plusieurs récipients à pression, peut être construite dans les limites étendues, pour des capacités de génération de la vapeur diverses et dans les limites d'espaces disponibles les
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plue restreints.
La Fig.12 représente une construction de chaudière pour uti- liser la chaleur d'un destructeur d'ordures. La chaudière pro- prement dite comprend deux tambours transversaux 31 raccordés par un tuyau à vapeur 32 et un tuyau à eau 33 et reliés au moyen de tuyaux de circulation descendante et ascendante aux col- lecteurs 13 et aux tubes d'eau 10. Cette unité est disposée dans un foyer avec grille à gradins 41 dans une chambre de com- busti.on de grand volume qui peut être alimentée d'ordures par les portes 42 de la trémie. La chambre de combustion est pour- vue d'une porte de foyer 43 et d'une conduite 44 pour admettre le tirage forcé d'un ventilateur. Des portes 45 sont également prévues pour la vidange du cendrier 46.
Pour pouvoir contrôler la chaleur transmise à la chaudière suivant les demandes en va- peur et suivant les variations de la température ambiante, le foyer est pourvu de deux carneaux 51 et 52, et les proportions du gaz circulant daris les deux carneaux sont contrôlées par les registres 53, 54 et 55.
Ainsi en ouvrant le registre 54 et en fermant les registres 53 et 55 pratiquement toute la chaleur des ordures brûlées dans la chambre de combustion passe directement à la cheminée 56, de sorte que l'on peut continuer la destruc- tion des ordures lorsque la chaudière n'est pas employée pour générer de la vapeur, Par contre avec le registre 54 fermé et les registres 53 et 55 ouverts tous les gaz du foyer passent par le carneau supérieur 51, et sur leur chemin tortueux ils commu- niquent la presque totalité de leur chaleur aux tubes d'eau 10 et aux surfaces inférieures des tambours 31 avec lesquelles ils viennent en contact. La disposition représentée peut donc être utilisée comme chaudière auxiliaire qui procure de la vapeur pour les demandes très variables, en utilisant uniquement la chaleur perdue de la destruction des ordures.
L'enveloppe de la chaudière sera convenablement construite
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pour supporter les tambours à vapeur. Pourtant ceux-ci peuvent être supportés en prévoyant des voûtes en maçonnerie ou sembla- ble. Dans les constructions les plus simples l'enveloppe peut être cylindrique et attachée au récipient à pression au moyen d'une tôle en saillie rivée au bord supérieur de l'enveloppe et à la bride inférieure du récipient à pression, mais lorsque l'en- veloppe est carrée ou rectangulaire, l'endroit où elle est atta- chée au récipient à pression peut être constitué en tôles façon- nées, des chicanes étant pourvues pour protéger les joints et pour défléchir en même temps les gaz du foyer vers le car ne au..
Dans tous les cas les chaudières sont pourvues des conne- xions et appareils auxiliaires usuels, corme niveaux d'eau, ma- nomètres et analogues. Elles peuvent également être pourvues du tirage forcé au moyen d'un jet de vapeur dans le carneau tubulai- re ou en alimentant le foyer d'air au moyen d'un ventilateur..
L'espace triangulaire entre les tubes d'eau et le réci- pient à pression est spécialement convenable pour y disposer un surchauffeur ou un réchauffeur d'eau d'alimentation, et lorsqu'on a besoin de l'air chaud pour un foyer à tirage forcé, cet espace peut également être employé pour contenir un réchauffeur tubu- laire pour l'air.
Il est naturellement évident que la chaudière peut être constituée d'une combinaison quelconque des diverses caractéris- tiques connues et nouvelles décrites ci-avant. Par exemple une disposition quelconque du récipient à pression, c'est-à-dire verticale, horizontale ou transversale, peut être employée en combinaison avec un dispositif de chauffage quelconque. On a représenté des constructions pour le chauffage au charbon, à l'huile et aux ordures, mais les chaudières peuvent aussi être construites pour le chauffage au bois, en modifiant la construc- tion de la grille. Les grilles à chaîne ou autres grilles méca- niques peuvent également être employées si on le désire.
Dans quelques cas il peut être désirable d'employer les
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constructions avec récipients à pression verticaux, dans les endroits où la hauteur disponible est limitée et dans un tel cas l'inclinaison des tubes d'eau dans l'enveloppe et la hauteur du récipient à pression peuvent naturellement être variés pour satisfaire aux exigences.
Un avantage des chaudières suivant l'invention est qu'elles peuvent être construites d'un poids minime par rapport aux au- tres chaudières de capacité égale en génération de la vapeur.
Cette caractéristique, de même que le fait qu'elles conviennent pour la construction en séctions, les rend spécialement conve- nables pour l'expédition aux endroits où le transport est diffi- cile, ou pour le montage dans les sous-sols ou d'autres endroits restreints dont l'accès est impossible pour une chaudière com- plète.
Les appareils décrits ci-dessus peuvent évidemment être utilisés et appropriés pour les installationSd'eau chaude.
Résumé En résumé l'invention concerne: la Générateur ou chaudière à vapeur avec tubes d'eau en faisceaux dans la boite à feu ou la, chambre de combustion de la chaudière et reliés aux extrémités aux collecteurs des tubes qui se trouvent entièrement en partiellement en dehors de l'en- veloppe de la chambre de combustion, les collecteurs étant re- liés à un ou plusieurs récipients à pression, au moyen de tuyaux de circulation ascendante et descendante disposés à l'extérieur du bâti de la chaudière.
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