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Dispositif pour régler la température des parois tubulaires dans les appareils tubulaires pour le chauffage des gaz.
La présente invention se rapporte à un dispositif pour régler la température des parois tubulaires dans les appareils tubulaires pour le chauffage des gaz. De tels appareils sont à envisager par exemple pour des installations thermiques de force motrice à air chaud dans lesquelles la quantité d'air à chauffer en un point par apport de chaleur de l'extérieur varie fortement avec le temps.
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On connait déjà de a appareils pour le chauffage des gaz dans lesquels la combustion de l'agent chauffant introduit s'effectue dans une chambre comportant une enveloppe métallique extérieure et, sur la face interne de cette enveloppe, un revêtement de matériau réfractaire, de préférence de briques réfractaires.
Afin de protéger ce revêtement contre les gaz de combustion on ramène une partie des gaz de combustion dans le foyer, et cela de manière qu'ils forment une couche réfrigérante entre les gaz de combustion et les parois du foyer. Mais dans de tels appareils chauffe-gaz, les tubes dans lesquels l'air doit être chauffé sont disposés non pas directement dans le foyer, mais dans une chambre spéciale où se rendent les gaz de combustion qui s'échappent du foyer. Il en résulte cet inconvénient qu'on ne peut pas autant pousser le chauffage des gaz et que la surface chauffante doit être plus grande que si l'on pouvait loger les tubes de l'appareil en totalité ou au moins en partie à l'intérieur même du foyer.
La présente invention a pour objet de réaliser un dispositif de l'espèce indiquée au début et qui, même lorsque la charge de l'appareil chauffe-gaz varie fortement et rapidement, empêche que la température des parois tubulaires de l'appareil dépasse une limite supérieure déterminée. Cela est particulièrement important dans le cas d'appareils tubulaires pour le chauffage de gaz, parce qu'ici, lorsque certaines limites de température sont dépassées, les tubes sont exposés à de bien plus grands risques que lorsque les tubes balayés d'un coté par des gaz de combustion sont baignés de l'autre côté par un liquide, c'est-à-dire par exemple' dans le cas de chaudières à vapeur ou à mercure.
Par suite de l'intense effet réfrigérant que produit le liquide la température des tubes de telles chaudières à vapeur n'est que faiblement différente de celle du liquide à chauffer, c'est-à-dire qu'elle est beaucoup inférieure à la température des gaz de combustion, si bien que des variations même relativement fortes de la température
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dans le. foyer ne constituent pas un danger pour les tubes.
Dans les appareils chauffe-gaz au contraire, les tubes ne sont des deux côtés en contact'qu'avec des gaz et c'est pourquoi, à cause des coefficients de transmission de chaleur relativement mauvais, leur température tient à peu prés le mileu:entre celle du courant gazeux qu'il s'agit de chauffer et celle du courant chauffant, c'est-àdire que, dans le cas de hautes températures de foyer, elle est aussi vraiment élevée, de sorte que par exemple une minime éléva- tion de la température dans le foyer, la température interne des gaz demeurant invariable, peut devenir très dangereuse pour les tubes.
La température des parois tubulaires participe donc dans une large mesure à toutes les variations de température du foyer ou des gaz à chauffer, et c'est pourquoi les tubes de tels appareils sont particulièrement exposés aux avaries si l'on ne veille pas à ce que leur température de paroi ne puisse pas dépasser une valeur maximum déterminée.
On obtient ce résultat dans le cas d'appareils tubulaires pour le chauffage des gaz, dans lesquels une partie au moins des gaz de combustion est réintroduite au moyen d'un dispositif de refoulement dans le foyer, au moyen d'un dispositif de réglage par lequel, suivant l'invention, l'un au'moins des facteurs: température de paroi des tubes du chauffe-gaz, température régnant dans le foyer et quantité de combustible introduite, agit automati- quement' sur la quantité de gaz de combustion que le dispositif de refoulement réintroduit dans le foyer.
Si par exemple il est brûlé plus de combustible qu'il n'est nécessaire à cet instant, la quantité de gaz de combustion réintroduite se trouve automatiquement augmentée en proportion, afin qu'il ne s'établisse pas une température de foyer, et par conséquent une température des parois tubulaires, trop élevée. Inversement, la quantité de gaz de combustion réintroduite est diminuée lorsque la quantité de combustible est inférieure aux besoins.
Alors que dans le cas des formes de réalisation connues la quantité des gaz de combustion réintroduite dans le foyer avait pour objet soit de protéger contre la destruction
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le revêtement intérieur de briques réfractaires dont il est pourvu, ou bien d'assurer la combustion dans de meilleures conditions et par conséquent d'obtenir un rendement plus élevé de la combustion, le rôle dévolu dans le cas présent aux gaz de combustion réintroduits dans le foyer est de protéger contre des températures trop élevées les parois des tubes de chauffe-gaz qui, aussi bien intérieurement qu'extérieurement, n'entrent en contact qu'avec des gaz, et cela même, sur l'un des côtés, avec des gaz de combustion à température très élevée, ces tubes se trouvant ainsi particulièrement menacés lorsque des variations de charge se produisent.
Le facteur agissant sur la quantité des gaz de combustion réintroduite peut âtre amené à influencer la vitesse de régime du dispositif de refoulement réalisé par exemple sous.'forme d'une turbo-soufflante, ou bien, si cette dernière est pourvue d'une roue mobile à aubes orientables,à régler la position de ces aubes.
Si.la quantité des gaz de combustion réintroduite est refoulée dans une conduite distincte, le facteur agissant sur la quantité de gaz réintroduite peut être amené à influencer un organe d'étranglement réglable monté dans cette conduite.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée à titre d'exemple au dessin ci-annexé dont la figure unique est une coupe axiale longitudinale d'un chauffe-air avec vue en élévation latérale du dispositif de refoulement réalisé sous forme d'une turbo-soufflante et affectée aux gaz de combustion à réintroduire dans le foyer.
Sur la figure 1 désigne une conduite par laquelle l'air à chauffer afflue à l'appareil 2 à ce destiné. La conduite 1 se raccorde à une conduite de distribution annulaire 3 sur laquelle s'embranchent un certain nombre de tubes 4 (il en est figuré deux) qui serpentent à travers le chauffe-air 2. Les brins de ces tubes 4 les plus voisins du centre du foyer 5 se touchent entre eux sur presque toute leur hauteur (non indiqué) si bien qu'ils forment un
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cylindre qui délimite le foyer 5 du chauffe-air. C'est seulement dans leur partie supérieure qu'un certain.nombre de ces brins tubulaires' s'écartent de manière à former un passage pour le dégagement des gaz de combustion.
Les tubes 4 sont parcourus par l'air à chauffer dans la direction des flèches A, tandis que les flèches B montrent la direction d'écoulement des gaz de ,foyer ou de combustion qui traversent le foyer 5 et les carneaux du chauffe-air constitués par des cloisons intérieures 6,7. L'air chauffé dans les tubes 4 se rassemble dans une conduite annulaire 8 d'oÙ il parvient par une conduite 9 à son emplacement d'utilisation. Une partie des gaz de combustion s'écoule par une conduite 10 tandis que le restant est aspiré par un dispositif de refoulement 11, réalisé sousforme d'une turbosoufflante, par une conduite 12 et revien dans le foyer 5 par une conduite 121.
Il y a intérêt à ce que l'introduction des gaz dans le foyer 5 comporte un mouvement giratoire. 13 désigne une conduite par laquelle afflue l'air frais nécessaire pour la combustion, tandis que 14 désigne une conduite de combustible. Dans le foyer 5 sont montés deux couples thermo-électriques 15,16'reliés à un régulateur 17 qui agit sur l'intensité électrique amenée au moteur 18 commandant la turbo-soufflante 11, de façon telle que lorsque la température s'élève dans le foyer 5 la vitesse de rotation du moteur 18 augmente, si bien que la turbo-soufflante 11 refoule davantage de gaz de combustion réintroduit dans la chambre 5 et que par conséquent une plus forte quantité de gaz soit mélangée aux gaz'de combustion plus récents et plus chauds.
Cela permet d'obtenir rapidement un abaissement efficace de la température dans le foyer 5 et par suite de protéger les parois des tubes 4 contre l'action de températures trop élevées.
Au contraire, si la température dans le foyer 5 tombe au-dessous de la valeur normale, les deux couples thermo-électriques 15,16 déterminent par l'intermédiaire du régulateur 17 une diminution de la vitesse de régime de la turbo-soufflante 11, de sorte qu'une quantité moins considérable de gaz de combustion est réintroduite par la conduite 121 dans le foyer 5 et que par suite la température des gaz
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neufs est moins fortement abaissée par les gaz réintroduits.
Comme il est possible de réaliser des couples thermo.électriques de fa- çon qu'ils fonctionnent presque sans inertie il est possible, de la façon décrite, d'obtenir en fonction de la température régnant dans le foyer 5 un réglage rapide de la quantité de gaz de combustion mise en circulation par la turbo-soufflante 11 et par conséquent de régir la température dans le foyer.
On peut également agir sur la quantité de gaz de combustion que le dispositif de refoulement réintroduit dans le foyer en fonction de la température des parois des tubes du chauffe-gaz, en particulier de la partie de ces tubes qui est située dans le foyer, ou bien en fonction de l'alimentation en combustible, ou à la fois en fonction de deux de ces facteurs ou de leur ensemble : températurede paroi des tubes du chauffe-air, température régnant dans le foyer et quantité de combustible introduite.
Si le dispositif assurant la circulation des gaz de combustion est réalisé sous forme d'une turbo-soufflante à roue mobile comportant des aubes orientables, on peut amener le ou les facteurs agissant sur la quantité de gaz de combustion réintroduite, à déterminer la position de telles aubes de roue mobile.
On peut également influencer la quantité de gaz de combustion réintroduite dans le foyer par une restriction du passage dans la conduite d'aspiration ou dans la conduite de refoulement du dispositif de circulation. L'organe d'étranglement devra en ce cas être influencé automatiquement par un au moins des trois facteurs: température de paroi des tubes du chauffe-air, température régnant dans le foyer, quantité de combustible introduite.
On peut se borner à prévoir un tel réglage par étranglement, comme on peut aussi le prévoir en supplément d'un réglage de régime ou d'un réglage de position des aubes, ou de deux réglages à la fois.