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"ÙXAÙDIXRE" A VAPEUR MULTITUBUL.4IF,.E"
L'invention a pour objet une chaudière à vapeur multitubulaire, et comporte une construction plus compacte et plus avantageuse que jusqu'ici; basée sur différentes
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caraotérïotiqueg nouvelles, qui entrent pour partie dans l'ensemble de l'invention et rendent possible cette cons- truction.
Une partie de l'invention consiste en ce que la chambre à feu, qui comme d'habitude occupe la partie cen- trale de la chaudière de préférence un peu longue, est enveloppée de deux ou plusieurs rangées de tubes, de telle façon que le fluide à chauffer traverse la chaudière clans sa longueur, d'abord dans la rangée extérieure, puis dans la rangée intérieure, ce fluide étant plus froid dans la rangée extérieure que dans la rangée intérieure .
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La rangée extérieure comporte de 'préférence des tubes de chauffage préalable pour l'eau, tandis qua la rangée intérieure peut être faite de tubes de surchauffe ou de vaporisation ad libitum. On laisse le fluide pendant ses voyages aller retour dans la longueur de la chaudière s'écouler plusieurs fois dans le même sens, en le ramenant er amière à chaque fois naturellement. 'Il est donc avanta- geux , surtout si la chaudière nle comporte que deux rangées de faire écouler le fluide en avant dans une rangée et en arrière dans l'autre rangée. Les gaz chauds passeront aussi plusieurs fois; dans la longueur de la chaudière, et de préférence en sens inverse du fluide.
Cela est important surtout.pour la rangée externe des tubes, car cela facilite l'abaissement de la température de sortie des gaz chauds.
Si l'on utilise la rangée extérieure comme tubes de chauffage préalable et si l'on dispose en dedans d'elle des aubes de fumée, on pourra envelopper oeux-ci d'un isolant efficace,d'une part, jusqu'à la rangée inté- rieure des tubes de chauffe et d'autre part, jusqu'à la paroi de la chaudière; et en temps les parois des tubes de fumée formeront, sur cette partie du parcours.. des gaz chauds une surface chaude efficace. Du reste grâce à cette action lestubes de cuvant être disposés dans un espace =ntre la paroi de la ohaudière et une paroi ménagée e l'intérieur, de façon que l'eau coul ntre les tubes de fumée et autour d'eux.
On obtient de cette manière un abaissement de la température par zones proche de la paroi extérieure. Les tubes à eau extérieure absorberont les rayonnements de chaleur de l'intérieur et la température de la paroi'de la chaudière se rapprochera de celle des garnissages. En outre desdispositifs de chauffage préalable de l'eau on peut
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éventuellement et facilement agencer en dispositif de réchauffage d'air.
Lesparois enveloppant la chambre à feu peuvent avantageusement être en matériaux réfracaires, pour forcer un petit accumulateur de chaleur et réaliser ainsi une certai ne régulation; on peut en partie les faire en métal résistant à la chaleur.,
A l'inverse des parois des tubes de la chaudière la chaleur reçue-sur ces parois sera cédée par rayonnement de la face externe à des dispositifs agencés à l'extérieur par exemple sur l'évaporateur ou le surcauffeur,
Comme il peut être important, ue, en certains points des dispositifs à chauffer de la chaudière/ il parvienne plus de chaleur qu'en d'autres points et ainsi qu'on le sait,
cornue l'échange de chaleur varie beaucoup en divers points de la paroi incandescente, il sera important d'entraver en ces points le dégagement de chaleur par une paroi. Ainsi on dirigera en même temps par rayonnement la chaleur ainsi arrêtée sur d'autres parties de la paroi, cù cela se manifeste ra désirable.
Cet arrêt peut être réalisé par des matériaux di- vers ou de diverses épaisseurs, en même temps qu'on pourra utiliser le calorifugeage. par exemple en divisant la paroi en deux ou plusieurs parties,
A l'extrémité de la chambre à feu, il est-important, surtout si l'on utilise des parois refroidies à l'eau autour du foyer, d'avoir une voûte incandescente, contre laquelle éventuellement seront enflammés les produits, non brûles.
Le maximum de chaleur sera apporté à la paroi autour du foyer. Quand les gaz de combustion s'approchent dans les carneaux de cette région, ils sont depuis'longtemps par échan- ge de chaleur sur les tubes (surchauffeur, vaporiseur) reçu une température inférieure à celle de la.paroi. Pour
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réalieer une attraotion efficace des gaz chauds sur oette zône il est avantageux d'intercaler un dispositif à échauf- fer, par exemple un surchauffeur supplémentaire, entre la paroi et les tubes à fumées!) de aorte qu'il ne soit pas en contact avec la paroi.
Un surchauffaur de ce genre peut se composer d'une ou deux rangées de tubes, dont l'une peut confondre avantageusement des,-;tubes à ailettes, pour for mer une paroi relativement épaisse contre le rayonnement de la paroi intérieure,
D'autrescaractéristiques de l'invention ressortiront des explications qui vont être données ci-après en regard des dessins annexés.
La figure 1 montre schématiquement une coupe longitu- dinale d'uns chaudière construite selon lesprincipes et les particularités indiqués plus haut,
La figure 2 montre une coupe transversale selon 11-11 de la figure 1 et contre les différentes rangées de tubes le calorifuge, les oaxneaux de fumée, et la chambre à feu.
La figura 3 n.cntre à grande éohelle une coupe de la chaudière selon une légère variante sur les boites inférieures collectrices st distributrices, La. figure 4 montre une coupe longitudinale semblable à la figure 3 n.aia sur. les boitessupérisures,
Les figures 5 et 6 montrent à grande échelle des coupes longitudinales d'un tube avec dispesitif directeur de vapeur.
La figures7 montreuns coupe à travers plusieurs des tubes feprésentés dans les figuress 5 et 6 ainsi que les partiesavoisinantes.
Les figures 8 et 9 1:,ontrentx desdétails.
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Dans les figures 1 et 2, on voit en 1 l'arrivée d'air, 2 la chambre à feu, 3'le carneau intérieur, 4 le carneau extérieur fait comme un tube à fumée, placé en dedans des tubes de chaudière, 5 la sortie des gaz, 6 l'arrivée d'au pour le réchauffeur, 7 le tuyau de la pom- pe 50 aprèsle réchauffeur, 8 le tuyau vers le vaporisateur
9 la sortie de la vapeur (voix Fig.4) 10 l'arrivée du combustible, 11 l'entrée d'un surchauffeur intermédiaire et 12 sa sortie.
En 13 est la paroi autour de la chambre à feu 2 qui est protégée par le ciel 14 placé au-dessous,
15 est la boite es distributrice, 16 les tubes, et 17 la boite collectrice pour les organes de réchauffage, 18 la boite distributrice 19 les tu'es et 20 la boite collec- ' trice pour les dispositif de vaporisation et de surchauf- fe
En 21 est la couche isolante Extérieure et 22 la conche inférieure des organes de réchauffage; 23 est la paroi de la chaudière, qui est solidement ancrée au pied
24 et à la cheminée 25, lesquels forment les deux bâtis des boites d'arrivée, reçoivent les efforts de dilatation dans le sens de la longueur des tubes et les transmettent à la paroi de la chaudière .
En 36 la boite distributrice, 27 a les tubes extérieurs, 27 b les tubes intérieurs, et 28 la boite collectrice pour le surchauffeur intermédiaire,
Comme on le voitfigure 1, on utilise pour l'entrée
6 d'eau d'alimentation un ou plusieurs des tubes 16 (sans tubai intérieur 4). Dans ce ou ces tubes spéciaux, l'eau d'alimentation froide est inspectée. Elle coule en haut dans la boite distributrice 15 et delà en bas en courant parallèle à travers les tubes ordinaires 16 avec tubes intérieurs de passage des gaz 4 vers la boite collectrice d'eau 17, puis par le canal latéral dans un tuyau 51 @.
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xtrieux avC Rompe foulante puissan.te 50' laquelle 'ln i ct 12u, el allmentatlon ainsi réchauffés a travers le tuyau8 dans la boite distributrice 18.
Une construction semblable des pièces 6 7 8 -,.-De- voit dans la figure 8.
Dans le mode de construction de la figure 3 les
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boites inférieures colleotrioestsônt montées sur les nervures 29 d'une toits 26 de réchauffeur intermédiaire disposées en anneau fermé , et transmettant la pression du fluide sur la paroi., la boitc 26 reposant sur le support 30, solidement fixé à la paroi.
La figure 3 montre également comment on peut dis- .. poser l'entrée sur le boite 26 et la sortie sur la boite 28.
L'anneau 31 (partagé en deux parties) est la suite discontinue de la boite collectrice 17 et sertuniquement faciliter la construction et l'ajustage du passage arrondi* et général du canal de fumés réparti dans les tuyaux de fu- 1;,se 4.
E.. 32 est une bague avec des pieds par lesquels les parois formant la chambre à feu etc,., reposent sur la boite 26 et par. suite sur la paroi 38.
L socle 24 supporte la chaudière.
En 34 et 49 sont des armatures fixés sur la paroi
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de la chaudière &t .-i1.li maintiennent en place les boites 18, 17 et 1:';) ?o, quand la chaudière est hors service.
Er. 35 on voit une paroi protectrice qui empêche les gaz chauds de lécher la paroi 13 et les rubes 27b
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ael.tlvener.t chauds, rn 41 d nt dss garnitures souples d'8t2.nch,ité (par exemple des jcir.ta à'arr1alnte) poux les gaz st üzltvs sous pression. En 42 est un joint par an-cau serti par exemple en cuivre; en 43 une bagua :. Cti:C- trics en matière cOLv2ndblsj en 44 us anneau élastique las- maintenant en place.
Une boite métallique 45 mince est adaptée à l'extré- mité du tube, ou forcée par un alésage de celui-ci; elle
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s'appuya 00]'1+'1"6 la surface de glissement .
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Cette boite qui peut être fixéeà la surface de
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glissement avec appui contre la paroi du tube; fOllIrr#i: une très efficace étanchéité 'contre les fuites dans un canal de drainage 46, d'où un tube 47 va à la boite collectrice 17 ou dansuneconduite 7,
Comme le montre la figure 4 les boites supérieures
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s'appuyent par les nervures 36 contre la sortie des,;raz chauds conformée en un anneau 37 fermé
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L'ar-r,eau 37 reçoit les efforts de pression du fluide et les transmet à la paroi par les gardas 38, qui lui sont fon tement fixées.
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Les armatures 30 et 38 peuvent être (5tx6 ét2,blie oonte les points de choq.a sorte qu'elles forcent les deux moitiés de la paroi à conserver leur forme hé1.lÍcylindl'iCj,1....6 et servent d'intermédiaire entre ces deux poitiés pour les lier l'une à l'autre. La figure 4 contre aussi codent on peut disposer la sortie 9 pour la vapeur surchauffée hors de la . boite collectrice 20.
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Le tube de chaudière niontté figures 5 5 et 6, peut être un tube de vaporisation st de surchauffe In avec .dispositif 39 pouvant affecter des fCiü.as d.iv3":-s:;.s.
Par exsmlle 40 et 40 b sont des moyens qui soit forcent 13 fluide à suivre un chemin hélicoidalx autour d'aux soit agissent comme étranglement pour la vapeur surchauffas.
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Cotsme il est avantageux que 12. chaleur rayonnante aussi bien que la très haute température des gaz ne soit échangée que sur la rangée intérieurs des tubes 19. ces tubesdoivent être pourvus d'ailettes 48, qui peuvent être brasées sur les tubes sur la face extérieurs) comme le contre la figure 7.
Les ailettes peuvent fommer garniture vers l'extérieur et conduiront la chaleur aux points de brasure et cela fera une bonne régulation de la tension de chaleur; ,
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qui s'établira par xayonnem0r.t sur le coté opposé.
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Il est utile de disposer les divises rangées de 'i w :: l"! r; 16 en circuits fermés, qui enveloppent
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tout l'intérieur . Leurs boites distributrices et
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collectrices 17, 18, 15, 20 sont établies j:i\L' celp. et . chacunes sn un anneau, qui peut étze , pour. le montags et l'e..6ses.bl3.g& âvgc If, p9.:ci 23, partagé en deux ou plu- sieurs s 8cticn s, Une '1::;oi::-0 collectrice de cett.q sorte en fo jlJ arnùlain peut, jO3 il est figuré, se trouver placée dc-ns un c.g,.n:ent. au dehors , utilement avec un espace intermédiaire pour l'adaptation d'une bague 41 d'amiante qui empêche les échanges d9 chaleur d'une boite collec-
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tric= chaude placée à l'intérieur à un? boite plus froide
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"'0 trouvait al' ;:xt3j"itl:''t et sn a t::"lll)F) ell\ peut f.or3'.' zarritic-cn '7, 1.::t l'; rrissiora de chaleur du dispositif ,, -'.rtriur.
Les ''..C1'%; , -:xte:ri3u¯"a3 3 .Lr,l7 sont iriStall'seB ':"8XL' la. paçi 0:13, Cu ,10:';";=:3 dans un l(;;SIl,3r.t ÀiiX;É à celle-ci,
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la toit:: .'30 Intérie1.1.H: 'put portsr le Ciel 14 de la chambre à 1;;u 2 tie tsile façon que J.3 ciel peut J;)<:,ot6v efficacem,nt la paroi qui 1.is enveloppe.
Du r03ts les différentes pièces à chauffer 5t les aut0 lu,.tib J3 la chaudière p8UV3t étre constituess r..itur2ll3n'rt t 13 façon à. s'adapter h8XtIlOnius3n,e::"tj se i, : tx:l:ït (1; 'sll1!..G..:"'.L(;11a11t l'uns dans l'autre, 2e pz.otéisit 11.c.n:-, =. i ' #1= t ; , ''t pouvant Qs"t3nir l'une l'autre i 1 c r t z >,n.=- .# t s.éLr Jii, * r. l: 1.;. r Ll paroi :;'3 clos's ,i.t enf opinant le tout.
On evit'' àinsi 1,2 fi1St2,;3) les rivstajss habituels qui accroissent 1s prix de la cfiù,Jàière et 1.'f:ncler. difficils la formation dis pa3éa,jes àJ gaz chauds, sans obstacles in- t:ca-.-'-.s, C01.1.desJl!'largis8e):j"')ntsou retrâci3semants subits etc,,l,,. l3qu8ls font que la chaudière reçoit un volume bien plus grand que celui qui serait nécessaire riouc3u:.
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sèment en rapport avec sa capacité.
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Dana une construction selon l' inventïon les chemins pour 139 fumées s ? , 3 ,4 psuvent t P 1;2t t..<!'h10< 0,",
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passages étroits, dûment a,p,!,,:co,,Jrias '3t n-énages pratiquement partout, et ce avec la asction vue les gaz doivent avoir d'après leur température et la vite g 33 que l'on peut léur donner, et sur tout le parcours lesparois peuvent être des surfaces de chauffe efficaces.
Les étranglements et autres circonstances créant
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des remous 1.kki'sibies sont 6vidêiltne:;:,t évitas et cela gaz accord avec uns plus, grande chute de pression que l'on peut donner aux gaz. Il sera ainsi communiqué aux gaz 1 long des surfaces de chauffe une vitesse d'une rapidité telle que
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non seulement leur 'surface peut stre diminuée, li1:.is les gaz seront grâce aux cheminements étroits débaruasség des cendres entrainees, qui ne se déposeront pas sur les surfaces etne lessouilleront pas , forraant descouches isolantes qui doivent être enlevées de temps en temps.
Pendant que, dans chaque boite distributrice 18, d'où partent les tubes de vaporisation 19, passe le fluide, il n'y a selon l'invention que du fluide vaporisa dans la boite collectrice 20, où ils aboutissent.,
En d'autres termes, il y a dans les tubes une vaporisation totale du liquide qui lestraverse.
Un perfection ement complémentaire consiste, en ce qus la vaporisation est complète dans la partie ant risure
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des tubes s 1^ , lc rsstnt 8evat d tubes 5 de surchauffe. Sui- vant cette modification la vapeur pénetxe surchauffée C¯9 les boites 20, de telle sorte qu'il n'y a :5 besoin d.'U1: aütri3 surchauffeur.
Or. x2ruar'lucta e1îCOJ."3 un ;;Ao.ès technique réalisé par la tige 39, tube ou autre 01"g8.n::- analogus an.5naô J.:dans les tubes 19, Cette pièce peut ava.ntagsugen.ent emplir la partis essentielle du chemin 3t cela a de l'ixx,cit4ncc à plusieurs points de vue. Par elle les tubes 19 reçoivent une section convenable, sans que la section traversée
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301 trop d¯,¯,ài;ae par rapport a. ict. surface de chauffe, mené si l'or. choisit uns vitesse moins grands VC".' le fluide. La pièce 39, 40 a , Buf é!.ü\fèIJ à la façon d'une bande de métal croulé corÜ(Üs on le fait déjà., CCYluûr.iïß 1: au fluide une all1;,'s îî.ij.C;>i.k.:.E3 ave leo .J.V2T1t::=3:;3 -.lui en :"{18ulterL"t.
Une vite sàe plus grande du fluide jus.'iu'a. plus el2- 100n, à la seeon4 à;1 2.. t,; .:.,'5,15,6ée hv-'o cstte construction, spécialement si la fluide est vaporise dans L3 tubes oOúl1.e n l'a dit, C':.(.,3 la V7. t.^, ac croit proportionnellement au V41u1Me
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pendant la vaporisation, une vitesse double de marche
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CO::':CS8i.)01:d:t'a au doublement de toutes les vitesses d'un 1? J ot à l'autre, pas suit?, l'éoharge els phaleuz au fluide est plus 1., 5,=:à :t l't=cvî.en;r.t e 1 vapeur sur las surfaces de chauffe st fo:rte::"n1t accru.
Il est 'non d'augMenter le travail de la. po.;; 5 '.t :la permettre ainsi une grande chute . d3 pression a tj,,avl-,,3 a 1 ; tubes, ' De ce fait, on pourra coiiaii<uniq1=.er a² fluide dans u" .::al,i: Y>sent 'ticit une vitesse assez grande, surtout dans la portion de la surchauffe, pour que tout le dispasi- tif se comporte comme un long e tranglemen t et ce. aveo action efficace de frottement et de turbulence (qui croit OVlJll!.S le car-é dj la vitesse) action qui'accélérera, l'échange de chaleur même 91ll' la vapeur surchauffée si forteiïtent
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qu'il approche ds la, rapidité d'échange sur le fluide dans les tubes de vaporisation habituels. Il sera accru
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au maximum si la piècs affecte la forrúe montrée en 40 k qui provoque des remous ix réguli4xe, par lesquels sont détruite les zones de turbulence en elle-Smemes isolantes.
Uns forme h6licoÏdale, comme on le voit en 40 a
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avec ,une montée utile dans cet emplacement provoquera.
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aussi un remous intense ou'créer a-une turbulence gagnant toute la masse , d'où accroissement de l'échange da
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chaleur,
Cette grande chute de pression produite par les tubes agira en répartissant pratiquement de façon égale le fluide dans tous les tubes même si les boites collectri- ces et distributrices sont très étroites et si:le fluide de ce fait doit sécouler par le chemin des tubes avec une vitesse importante d'après les rapports de section.
Ces boites petites, étroites, occasionnant donc une grande économie et une grande simplification de toute la construction,
La pièce peut encore être utilisée pour régulariser la température du tube compte tenu des autres tubes agen- ces sur la même boite, et ce grâce à la répartition de leur chaleur particulière, grâce à quoi les pointes de chaleur préjudiciables sont supprimées.
La pièce 39 peut se dilater librement et pour une trop haute température \'pour un plus large cheminement dégager son tube, grâce à quoi est 'créée la chute de tempé- rature, et inversement pour une trop basse température
Un exemple de réalisation se voit figure 9. Comme la pression est plus grande dans la boite distributrice
18 que dans la boitecolleotrioe 20, les tubes 19 sont - toujours repoussés de dedans dans cette dernière.
Si la pièce 39 se dilate par la chaleur plus que le tube 19, l'extrémité libre (fig.9) modérera l'écoule- ment de l'eau de la boite 18 dans le tube 19 vers le haut ; l'extrémité de la pièce agira comme modérateur en combinai- son ave la partie rétrécie 52 du tube 19. Si la température du tube 19 monte plus qu'on ne le veut, le tube se dilate plut que la pièce 39, l'écoulement de l'eau en 52 s'accélère et la 'quantité d'eau envoyée par la pompé croît: Cec entraîne un refroidissement du tube 19. L'inverse se produit, si la température du tube 19 tombe au-dessous d'une certaine
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limite,Le tube se contracte, étrangle le passage 52, de sorte qu'il passe moins d'eau dans le tube dont la température s'élève .
Otte pièce peut encore servir comme tube à fumée.
On voit dans un exemple les tubes 14 formant pièces dans les tubes 16 et sent lèches extérieurement par les fumées.
Cernée on l'a dit plus haut, il est donc avantageux que le denier cheminement et le plus extérieur des furnées dans la chaudière se fasse uniquement dans ces tubes 4, car toute la chaleur quiest abandonnée est reçue par le fluide.
La pièce 39 peut, si elle n'est pas écartée dans . la méthode ci-après décrite, être supprimée, en supprimant les chevilles d'étanchéité dans les boites collectrices. Il est facile alors de nettoyer les tubes convenablement dégagé$
Il est en outre de grande importance que les tubes
16, 19' en.plis du .fluide à chauffer puissent glisser en une de leurs extrémités ou les deux dans le sens de la longueur dans les boites 18,20; car toute irrégularité du chauffage entre les tubes par différence de dilatation est ainsi évitée.
Cela importe au égard au rayon de courbure cu au montage des boites collectrioes. Cela est surtout avanta- :;eux au cas où lestubes, comme dansles dessins schématiques ne sont pas de simplestubes de vaporisation danslesquels la température est sensiblement la même pou'- tous, mais sont destubes de chauffe préalable ou de surchauffe.
Les tubes, qui peuvent être montés dans une boite ou dars une autre monture à glissement, doivent être démontables. De ce fait en peut enlever facilement la pièce centrale et ramoner les tubes, s'il en est besoin..
Dans le cas où ces pièces, comme le montre le dessin pour la rangée extérieure 16,'sont des tubes 4, le tube intérieur (la pièce même)-et le tube extérieur 16 peuvent
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être fixés dans une boitp 15 ou 17 et glisser dans une autre. Les tubes peuvent être pourvus d'une garniture par exemple, comme on l'a dit d'une bague 42 de cuivre cu autre matière, là où ils sortent de leur coulisse dans la boite. Grâce aux canaux de drainage 46 la pression est basse sur ces garnitures.Ces canaux 46 pauvant courir entre deux coulisses, tout le long de la boite collectrice , aussi bien que là où il importe d'avoir une p@ession plus basse.
Le canal de 'drainage avant la garniture peut être à la pression atmosphérique et en bien des points la perte est faite de vapeur qui peut être introduite dans l'oau d'alimentation.
Le manchon 45 est fait avec une paroi extrêmement mince, du métal choisi, assez mince pour que la surpression en ce point le colle contre la paroi, au cas où le manchon est fixé au tube, ou contre le tube si c'est au logement qu'il est fixé.
On utillse dans la plupart xx des cas un seul canal de draingage et ce pour les tubes de chauffage préalable, de l'eau. Pour les tubes. de vaporisation et de surchauffe on emploie un canal qui évacue la perte d'eau de la pompe éventuellement par la boite collectrice pour les tubes de réchauffage de l'eau et en outre un canal avec conduits d'évacuation vers l'eau d' alimentation .
Ces tubes coulissants peuvent evidemment recevoir la pression du fluide qui s'exerec dans le sens de la lon- gueur. Cette pression peut d'ailleurs être reçue par d'autres . organes par exemple la paroi 23 meme. Les oties collectrices et distributrices sont pour cela montées dans leurs arma- tures ou dans les anneaux etceux-ci être liésde toute manière avec la paroi ou lui être solidement ancrés Les tubes peuvent naturellement être protèges aveo certains espaces in- termédiaires contre les causes de rupture éventuelles.
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Comme on le voit dans le dessin on a pensé à la chaudière pour combustible gazeux ou liquida., qui offre
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là u,oitd:e rayonnement. La paroi autour de la ciJ.b.a.m.b!teà. feu s:.;vira ici connus surface de chauffindiraote; elle recevra la chaleur des gaz par léchage et eile la transmettra par rayonnement aux tubes agencés extérieurement.
Si la chaudière est du typera/foyer ancharbon la chambre à feu devra être d'un diamètre nettement plus grand., de même que l'on batit les tubes dans la paroi. Les gaz chauds peuvent s'écouler le long de la paroi en retour par l'extérieur, et passeront par les tubes qui sort disposés comme pièces centrales dans l'intérieur des tubes de chaudière .
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Dans le montage on oolMienoera par exemple/une moitié du f2 vêtement. Ensuite on place dans cet -space,co4oave,, en uns série, la moitié des pièces et organes différents, à savoir l'une dansl'autre: la couche isclante 21, les organes le réchauffage 15, 16, 17, la couche isolante 22, les organes de vaporisation et surchauffe 18, 19, 30, la bague 31, le
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surohauffeur int:-::emdiaü'e 26, N7 a, 27b, 28; puis la paroi 13 autour de la chambre à feu et la bague de montage 32,33 Apre 2, quoi sont placer la vcote et le carneau
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d. 1111A.i'., 1 l" :,zjLlc, 37 ""t en ordre inverse Ih asconde moitié de.3CKgarc& 5 3':$ vi sé s.
Par S' aga des deux EOitlsa dU; revêtemsntK, on assare à leur place le organes et pièces intérieures dans la chaudière et ce de façon convenable eu égard aux dilata- tions
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Ces particularités diverses S i QZ'ià6± 1 , comme aussi chaune d'elle en particulier, des progrès techniques plus ou moins importants dans le domaine de la chaudière à vapeur,
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et contribuent chacune pour soi à la 'oon'atruction esquissée i4b.
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ici dont elles constituent des parties essentielles.
L'invention s'appliqueà la .production de vapeur d'eau ou dé tout autre'fluide.
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Chaudière à vapeur avec chambre à feu centrale entourée de deux ou plusieurs rangées de tubes de chauffe et de un ou plusieurs canaux de fumées, ceco et le fluide à chauffe s'écoulant pendant les échanges de chaleur deux ou plusieurs fois à travers la chaudière dans le sens' longitudinal à différentes distances de la partie centrale
Les rangées de tubes et de canaux de fumée peuvent être extérieures l'une à l'autre, une rangée entourant l'autre ou un canal entourant l'autre.
Lesgaz chauds suivent un sensde dedansen dehors le fluide de dehors en dedans pendant leur circuit; vers le haut et vers le bas dans le sens de la longueur de la chaudière .
Le fluide marche en sens in veres des gaz.
La chambre à feu est revêtu en réfractaire qui rayonne sur les tubes qui l'entourent. Cette paroi exerce une aotion de ralentissement dans la circulation de la chaleur, là où cela est utile etc..,etc.,...
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"ÙXAÙDIXRE" VAPOR MULTITUBUL.4IF, .E "
The invention relates to a multitubular steam boiler, and has a more compact and more advantageous construction than hitherto; based on different
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new caraotérïotiqueg, which form part of the whole of the invention and make this construction possible.
Part of the invention consists in that the fire chamber, which as usual occupies the central part of the boiler preferably a little long, is surrounded by two or more rows of tubes, so that the fluid to be heated passes through the boiler along its length, first in the exterior row, then in the interior row, this fluid being colder in the exterior row than in the interior row.
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The outer row preferably has preheating tubes for the water, while the inner row can be made of superheat or spray tubes ad libitum. The fluid is allowed during its round trips along the length of the boiler to flow several times in the same direction, bringing it back naturally each time. It is therefore advantageous, especially if the boiler has only two rows, to let the fluid flow forward in one row and back in the other row. The hot gases will also pass several times; in the length of the boiler, and preferably in the opposite direction of the fluid.
This is especially important for the outer row of tubes, as it facilitates the lowering of the outlet temperature of the hot gases.
If we use the outer row as pre-heating tubes and if we have smoke vanes inside it, we can wrap them with an effective insulation, on the one hand, up to the inside row of heating tubes and on the other hand, up to the boiler wall; and in time the walls of the smoke tubes will form, on this part of the hot gas path, an effective hot surface. Moreover, thanks to this action, the vat tubes be placed in a space between the wall of the boiler and a wall provided on the inside, so that the water flows through the smoke tubes and around them.
In this way, a lowering of the temperature is obtained in zones close to the outer wall. The outside water tubes will absorb heat radiation from inside and the temperature of the boiler wall will approach that of the linings. In addition to the pre-heating of the water it is possible to
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optionally and easily arranged as an air heating device.
Lesparois enveloping the fire chamber can advantageously be made of refractory materials, to force a small heat accumulator and thus achieve a certain regulation; they can partly be made of heat-resistant metal.,
Unlike the walls of the boiler tubes, the heat received on these walls will be transferred by radiation from the external face to devices arranged outside, for example on the evaporator or the booster,
As it can be important, ue, in certain points of the devices to be heated of the boiler / it arrives more heat than in other points and as it is known,
Retort the heat exchange varies greatly at various points of the incandescent wall, it will be important to hinder at these points the release of heat by a wall. Thus the heat thus arrested will be directed at the same time by radiation to other parts of the wall, which is shown to be desirable.
This stopping can be achieved by various materials or of various thicknesses, at the same time that the thermal insulation can be used. for example by dividing the wall into two or more parts,
At the end of the firebox, it is important, especially if water-cooled walls are used around the fireplace, to have an incandescent vault, against which the products will eventually be ignited, not burnt.
The maximum heat will be brought to the wall around the fireplace. When the combustion gases approach in the flues of this region, they have been for a long time by heat exchange on the tubes (superheater, vaporizer) received a temperature lower than that of the wall. For
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to achieve effective attraction of hot gases to this area it is advantageous to insert a heating device, for example an additional superheater, between the wall and the smoke tubes!) so that it is not in contact with Wall.
A superheater of this kind may consist of one or two rows of tubes, one of which may advantageously combine finned tubes, to form a relatively thick wall against the radiation of the inner wall,
Other characteristics of the invention will emerge from the explanations which will be given below with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 shows schematically a longitudinal section of a boiler built according to the principles and particularities indicated above,
Figure 2 shows a cross section along 11-11 of Figure 1 and against the different rows of tubes the insulation, the smoke oaxneaux, and the fire chamber.
Figure 3 n.cntre large scale a section of the boiler according to a slight variant on the lower manifold and distributor boxes, Figure 4 shows a longitudinal section similar to Figure 3 n.aia on. superiourised boxes,
Figures 5 and 6 show on a large scale longitudinal sections of a tube with a vapor directing device.
Figure 7 shows a section through several of the tubes shown in Figures 5 and 6 as well as the neighboring parts.
Figures 8 and 9 1:, ontrentx desdetails.
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In figures 1 and 2, we see in 1 the air inlet, 2 the fire chamber, 3 'the interior flue, 4 the exterior flue made like a smoke tube, placed inside the boiler tubes, 5 the gas outlet, 6 the au inlet for the heater, 7 the pump pipe 50 after the heater, 8 the pipe to the vaporizer
9 the steam outlet (see Fig.4) 10 the fuel inlet, 11 the inlet of an intermediate superheater and 12 its outlet.
At 13 is the wall around the fire chamber 2 which is protected by the sky 14 placed below,
15 is the distributor box, 16 the tubes, and 17 the collector box for the heating elements, 18 the distributor box 19 the tubes and 20 the collector box for the vaporization and superheating devices
At 21 is the outer insulating layer and 22 the lower conch of the heating elements; 23 is the wall of the boiler, which is firmly anchored to the foot
24 and the chimney 25, which form the two frames of the inlet boxes, receive the expansion forces in the direction of the length of the tubes and transmit them to the wall of the boiler.
In 36 the distributor box, 27 has the outer tubes, 27 b the inner tubes, and 28 the manifold box for the intermediate superheater,
As seen in Figure 1, we use for the entry
6 feed water one or more of the tubes 16 (without inner tube 4). In this or these special tube (s), the cold feed water is inspected. It flows at the top in the distributor box 15 and beyond at the bottom in parallel current through the ordinary tubes 16 with internal gas passage tubes 4 towards the water collector box 17, then through the side channel in a pipe 51 @.
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xtrieux avC Rompe pressing powerful 50 'which' ln i ct 12u, el allmentatlon thus heated through the pipe 8 in the distributor box 18.
A similar construction of parts 6 7 8 -, .- De- shown in figure 8.
In the construction mode of figure 3 the
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colleotrioestsônt lower boxes mounted on the ribs 29 of a roof 26 of intermediate heater arranged in a closed ring, and transmitting the pressure of the fluid on the wall., the box 26 resting on the support 30, firmly fixed to the wall.
Figure 3 also shows how we can arrange the inlet on the box 26 and the outlet on the box 28.
The ring 31 (divided into two parts) is the discontinuous continuation of the manifold 17 and serves only to facilitate the construction and the adjustment of the rounded * and general passage of the flue gas channel distributed in the fuel pipes 1;, se 4 .
E .. 32 is a ring with feet by which the walls forming the fire chamber etc., rest on the box 26 and by. continued on wall 38.
The base 24 supports the boiler.
At 34 and 49 are reinforcements fixed to the wall
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of the boiler & t.-i1.li keep boxes 18, 17 and 1 in place: ';)? o, when the boiler is out of service.
Er. 35 a protective wall is seen which prevents hot gases from licking the wall 13 and rubes 27b
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hot ael.tlvener.t, rn 41 d nt dss flexible gaskets of 8t2.nch, ity (for example jcir.ta at'arr1alnte) lice gas st üzltvs under pressure. At 42 is a seal by an-cau crimped for example in copper; in 43 a bagua:. Cti: C- trics in cOLv2ndblsj material in 44 us elastic ring las- holding in place.
A thin metal box 45 is fitted to the end of the tube, or forced by a bore thereof; she
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lean 00] '1 +' 1 "6 the sliding surface.
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This box which can be fixed to the surface of
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sliding with support against the tube wall; fOllIrr # i: a very effective seal against leaks in a drainage channel 46, from where a tube 47 goes to the manifold 17 or into a pipe 7,
As shown in figure 4 the upper boxes
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lean by the ribs 36 against the outlet of the hot waves shaped into a closed ring 37
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The ar-r, water 37 receives the pressure forces of the fluid and transmits them to the wall through the gardas 38, which are firmly attached to it.
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The reinforcements 30 and 38 can be (5tx6 ét2, blie oonte the points of choq. So that they force the two halves of the wall to keep their shape hé1.lÍcylindl'iCj, 1 .... 6 and serve as intermediate between these two heads to link them to each other Figure 4 also shows that the outlet 9 for the superheated steam can be placed out of the manifold box 20.
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The boiler tube niontté Figures 5 5 and 6, can be a vaporization tube st overheating In with .dispositif 39 capable of affecting fCiü.as d.iv3 ": - s:;. S.
For example 40 and 40b are means which either force the fluid to follow a helical path around auxes or act as a throttle for superheated steam.
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As well it is advantageous that 12. radiant heat as well as the very high temperature of the gases is exchanged only on the inner row of the tubes 19. these tubes must be provided with fins 48, which can be brazed to the tubes on the outside face. ) as shown in figure 7.
The fins can form gasket outward and will conduct heat to the solder points and this will make good heat tension regulation; ,
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which will be established by xayonnem0r.t on the opposite side.
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It is useful to arrange the divided rows of 'i w :: l "! R; 16 in closed circuits, which surround
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all inside. Their vending boxes and
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collectors 17, 18, 15, 20 are established j: i \ L 'celp. and. each is a ring, which can be elevated, for. the montags and e..6ses.bl3.g & âvgc If, p9.:ci 23, divided into two or more s 8cticn s, A '1 ::; oi :: - 0 collector of this sort in fo jlJ arnùlain can, jO3 it is figured, to be placed in a cg, .n: ent. on the outside, usefully with an intermediate space for the adaptation of an asbestos ring 41 which prevents heat exchanges from a collec-
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tric = warm placed inside one? colder box
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"'0 found al';: xt3j" itl: '' t and sn at t :: "lll) F) ell \ can f.or3 '.' zarritic-cn '7, 1.::t the; heat rrissiora of the device ,, -'. rear.
The '' ..C1 '%; , -: xte: ri3ū "a3 3 .Lr, l7 are iriStall'seB ':" 8XL' la. paçi 0:13, Cu, 10: '; "; =: 3 in a l (;; SIl, 3r.t ÀiiX; É to this,
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the roof :: .'30 Interior1.1.H: 'put the sky 14 from the room to 1 ;; u 2 tie tsile so that J.3 sky can J;) <:, ot6v effectively, nt the wall which 1.is envelope.
From r03ts the different parts to be heated 5t the aut0 read, .tib J3 the boiler p8UV3t be constituted r..itur2ll3n'rt t 13 so as to. fit h8XtIlOnius3n, e :: "tj se i,: tx: l: ït (1; 'sll1! .. G ..:"'. L (; 11a11t one into the other, 2nd pz.otéisit 11.cn:-, =. I '# 1 = t;,' 't can Qs "t3nir each other i 1 crtz>, n. = -. # T s.éLr Jii, * r. L : 1.;. R Ll wall:; '3 clos's, it enf nodding the whole.
One avoids '' thus 1,2 fi1St2,; 3) the usual rivstajss which increase the price of the cfiù, Jàière and 1.'f: ncler. Difficult formation dis pa3éa, jes àJ hot gas, without obstacles int: ca -.-'-. s, C01.1.desJl! 'largis8e): j "') ntsou retrâci3semants sudden etc ,, l ,,. l3qu8ls make that the boiler receives a volume much larger than that which would be necessary riouc3u :.
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sow in relation to its capacity.
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In a construction according to the inventïon the paths for 139 fumes? , 3, 4 psuvent t P 1; 2t t .. <! 'H10 <0, ",
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narrow passages, duly a, p,! ,,: co ,, Jrias' 3t n-enages practically everywhere, and this with the asction seen the gases must have according to their temperature and the quickly g 33 that one can leur give, and all along the route, the walls can be effective heating surfaces.
Strangulations and other circumstances creating
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1.kki'sibies eddies are 6vidêiltne:;:, t avoided and that gas agrees with a few more, large pressure drop that can be given to gases. It will thus be communicated to the gases 1 along the heating surfaces at a speed of such rapidity that
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not only can their surface area be reduced, the gases will, thanks to the narrow paths, be flushed out of the entrained ashes, which will not settle on the surfaces and will not soil them, forcing insulating layers which must be removed from time to time.
While, in each distributor box 18, from which the vaporization tubes 19 leave, passes the fluid, according to the invention there is only fluid vaporized in the collector box 20, where they end.,
In other words, there is in the tubes a total vaporization of the liquid which crosses it.
A further improvement consists in that the vaporization is complete in the anti-risk part.
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tubes s 1 ^, lc rsstnt 8evat d tubes 5 overheating. Following this modification, the superheated penetx steam C¯9 the boxes 20, so that there is: 5 need for U1: aütri3 superheater.
Or. X2ruar'lucta e1îCOJ. "3 a ;; Ao.ès technique carried out by rod 39, tube or other 01" g8.n :: - analogus an.5naô J.: in tubes 19, This piece can ava. ntagsugen.ent fill the essential part of the path 3t this has ixx, cit4ncc in several points of view. Through it, the tubes 19 receive a suitable section, without the section traversed
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301 too much d¯, ¯, ài; ae with respect to a. ict. heating surface, led if gold. choose a lower speed VC ". ' The part 39, 40 a, Buf é! .ü \ fèIJ in the manner of a strip of collapsed metal corÜ (Üs it is already done., CCYluûr.iïß 1: to the fluid an all1;, 's îî .ij.C;> ik: .E3 ave leo .J.V2T1t :: = 3:; 3-. him in: "{18ulterL" t.
A faster sàe of the fluid jus.'iu'a. plus el2- 100n, at seeon4 at; 1 2 .. t ,; .:., '5,15,6ée hv-'o cstte construction, especially if the fluid is vaporized in L3 tubes where it is said, C':. (., 3 the V7. T. ^, Ac grows proportionally to V41u1Me
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during vaporization, a double running speed
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CO :: ': CS8i.) 01: d: has you doubled all the speeds of a 1? J ot to the other, pas follows ?, the load els phaleuz to the fluid is more 1., 5, =: to: t l't = cvî.en; rt e 1 steam on the heating surfaces st fo: rte :: "n1t increased.
It is' not to increase the work of the. po. ;; 5 '.t: thus allow a great fall. d3 pressure at tj ,, avl - ,, 3 a 1; tubes, 'Therefore, we will be able to coiiaii <uniq1 = .er a² fluid in u ". :: al, i: Y> feels a sufficiently high speed, especially in the portion of overheating, so that all the dispasi - tif behaves like a long throttle and this. with effective action of friction and turbulence (which OVlJll believes! .S the car-é already the speed) action which will accelerate, the exchange of heat even 91ll 'the superheated steam so strong
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that it approaches the rapidity of exchange on the fluid in the usual vaporization tubes. It will be increased
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as much as possible if the piece affects the forrúe shown in 40 k which causes regular eddies, by which the zones of turbulence insulating themselves are destroyed.
A helical form, as seen in 40 a
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with, a useful climb in this location will cause.
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also an intense eddy or 'create a turbulence gaining all the mass, from where an increase in the exchange of
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heat,
This large pressure drop produced by the tubes will act by distributing the fluid practically evenly in all the tubes even if the manifolds and distributors are very narrow and if: the fluid therefore must flow through the path of the tubes with high speed according to section ratios.
These small, narrow boxes, therefore causing great savings and great simplification of the entire construction,
The part can still be used to regulate the temperature of the tube taking into account the other tubes arranged on the same box, and this thanks to the distribution of their particular heat, whereby the harmful heat peaks are suppressed.
The part 39 can expand freely and for a too high temperature \ 'for a wider path release its tube, thanks to which the temperature drop is created, and vice versa for a too low temperature.
An exemplary embodiment can be seen in figure 9. As the pressure is greater in the dispenser box
18 that in the collotrioe box 20, the tubes 19 are - always pushed back from inside into the latter.
If part 39 expands by heat more than tube 19, the free end (fig.9) will moderate the flow of water from box 18 into tube 19 upwards; the end of the part will act as a moderator in combination with the constricted part 52 of the tube 19. If the temperature of the tube 19 rises more than desired, the tube expands rather than part 39, the flow of the water in 52 accelerates and the quantity of water sent by the pumped increases: This causes a cooling of the tube 19. The reverse occurs, if the temperature of the tube 19 falls below a certain
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limit, The tube contracts, throttles the passage 52, so that less water passes through the tube whose temperature rises.
This piece can still be used as a smoke tube.
We see in one example the tubes 14 forming parts in the tubes 16 and smells licked externally by the fumes.
Surrounded as we said above, it is therefore advantageous that the last and outermost path of the furnées in the boiler is done only in these tubes 4, because all the heat which is abandoned is received by the fluid.
Exhibit 39 can, if it is not moved into. the method described below, be deleted, by removing the sealing plugs in the manifold boxes. It is then easy to clean the tubes properly free $
It is also of great importance that the tubes
16, 19 'en.plis of the .fluid to be heated can slide in one of their ends or both in the direction of the length in the boxes 18,20; because any irregularity in the heating between the tubes by difference in expansion is thus avoided.
This is important with regard to the radius of curvature cu when mounting the collector boxes. This is especially advantageous in the case where the tubes, as in the schematic drawings are not simple vaporization tubes in which the temperature is substantially the same for all, but are pre-heating or overheating tubes.
The tubes, which can be mounted in a box or in another sliding frame, must be removable. This can easily remove the central part and sweep the tubes, if necessary.
In the event that these parts, as shown in the drawing for outer row 16, 'are tubes 4, the inner tube (the part itself) -and outer tube 16 can
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be fixed in a 15 or 17 box and slide into another. The tubes can be provided with a lining for example, as has been said with a ring 42 of copper or other material, where they come out of their slide in the box. Thanks to the drainage channels 46 the pressure is low on these gaskets. These channels 46 do not run between two slides, all the way up the manifold, as well as where it is important to have a lower pressure.
The drainage channel before the packing can be at atmospheric pressure and in many places the loss is made of steam which can be introduced into the feed water.
The sleeve 45 is made with an extremely thin wall, of the chosen metal, thin enough so that the overpressure at this point sticks it against the wall, in case the sleeve is fixed to the tube, or against the tube if it is to the housing. that it is fixed.
In most cases, a single drainage channel is used for the pre-heating tubes, for water. For the tubes. vaporization and overheating a channel is used which evacuates the loss of water from the pump possibly through the collector box for the water reheating tubes and in addition a channel with evacuation conduits to the feed water .
These sliding tubes can obviously receive the pressure of the fluid which is exerted in the direction of the length. This pressure can also be accepted by others. organs, for example the wall 23 itself. The collecting and distributing oties are therefore mounted in their frames or in the rings and these be linked in any way with the wall or be firmly anchored to it The tubes can naturally be protected with certain intermediate spaces against the causes of rupture possible.
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As can be seen in the drawing, we have thought of the boiler for gaseous or liquid fuel., Which offers
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there u, oitd: e radiation. The wall around the ciJ.b.a.m.b! Teà. fire s:.; vira here known heating surface; it will receive the heat of the gases by licking it and it will transmit it by radiation to the tubes arranged on the outside.
If the boiler is of the type / ancharbon hearth, the fire chamber must be of a much larger diameter, as well as the tubes are built into the wall. The hot gases can flow along the wall back from the outside, and will pass through the tubes which exit arranged as central parts in the interior of the boiler tubes.
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In the assembly we oolMienoera for example / one half of the f2 garment. Then we place in this -space, co4oave ,, in a series, half of the different parts and bodies, namely one in the other: the insulating layer 21, the heating elements 15, 16, 17, the insulating layer 22, the vaporization and overheating devices 18, 19, 30, the ring 31, the
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int superheater: - :: emdiaü'e 26, N7 a, 27b, 28; then the wall 13 around the firebox and the mounting ring 32.33 After 2, what are the vcote and the flue to place
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d. 1111A.i '., 1 l ":, zjLlc, 37" "t in reverse order Ih ascends half of.3CKgarc & 5 3': $ vi sé s.
By S 'aga des deux EOitlsa dU; coated, we assemble in their place the internal parts and parts in the boiler and this in a suitable way with regard to the expansions
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These various particularities S i QZ'ià6 ± 1, as also each of them in particular, more or less important technical progress in the field of the steam boiler,
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and each contribute for himself to the 'oon'atruction outlined i4b.
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here of which they constitute essential parts.
The invention applies to the production of water vapor or any other fluid.
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ifO "1 ->, rE 'iK
Steam boiler with central fire chamber surrounded by two or more rows of heating tubes and one or more flue gas channels, ceco and the heating fluid flowing during the heat exchanges two or more times through the boiler in the longitudinal direction at different distances from the central part
The rows of smoke tubes and channels may be exterior to each other, one row surrounding the other, or one channel surrounding the other.
The hot gases follow a direction from inside to outside the fluid from outside to inside during their circuit; up and down along the length of the boiler.
The fluid works in the opposite direction of the gases.
The fire chamber is lined with refractory which radiates onto the tubes which surround it. This wall exerts a slowing down action in the circulation of heat, where it is useful etc ..., etc., ...