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" Chaudière verticale multitubulaire "
La présente invention a pour objet une chaudière verticale multitubulaire à foyer intérieur destinée à fonctionner à basse ou à haute pression, et agencée en vue d'obtenir l'absorption des calories du combustible de manière rapide et avec un rendement élevé, de permettre un nettoyage facile des surfaces de chauffe et des espaces parcourus par les fumées, une préservation efficace contre le dép8t de boues sur les parois internes de la chaudière, une réduction des frais d'entretien au minimum et divers autres avantages qui ressortiront de la description sui
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vante ,
Une forme d'exécution de cette chaudière est représentée à titre d'exemple au dessin ci-annexé, ainsi que des variantes de certaines parties .
La fig. 1 est une coupe verticale de la chau- dière .
Les figs. 2, 3, 4, 5 et 6 sont des coupes transversales suivant les lignes II-II, III-III, IV-IV, V-V et VI-VI de la fig. 1 .
La fige 7 est une coupe transversale partielle montrant deux tubes et un élément d'étanchéité intermédiaire .
Les figs. 8 et 9 sont une coupe verticale partielle et une coupe horizontale correspondante d'une variante .
Les figs. 10 et 11 sont des coupes verticales partielles de deux variantes
La fig. 12 est une coupe verticale montrant une autre disposition des tubes à eau .
La fig. 13 est une élévation de pièces de joint entre deux tubes droits ,
La fig, 14 est une coupe horizontale suivant la ligne XIV-XIV de la fig, 13 .
La fig, 15 est une coupe verticale d'une carcasse ou charpente de chaudière .
Les figs. 16 et 17 sont des coupes horizontales suivant les lignes XVI-XVI et XVII-XVII de la fig.
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La fig. 18 est une élévation de face d'un cadre de porte .
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Les fige. 19 et 20 sont des coupes verticale et horizontale suivant les lignes XIX-XIX et XX-XX de la fige 18 .
Les figs. 21 et 22 sont des coupes verticale et horizontale d'un garnissage réfraotaire de porte .
La fig. 23 est une coupe horizontale partielle montrant le joint d'une porte avec son cadre
La chaudière représentée aux figs. 1 à 7 comporte une série de tubes verticaux juxtaposés 1 débouchant en bas dans un collecteur annulaire 2 de section trapézoïdale et en haut dans une caisse circulaire plate 3, mais de hauteur variable selon qu'il s'agit de produire de l'eau chaude ou de la vapeur .
Ces éléments forment une cage cylindrique dont la section horizontale (fig. 2) a la forme d'un fer à cheval, sa partie antérieure présentant une solution de con- tinuité qui laisse place pour la porte de chargement et de décrassage 5 et éventuellement pour les orifices nécessités par les divers modes de combustion que l'on est susceptible d'employer .
Autour de cette cage est prévue une enveloppe composée de panneaux calorifiques 6 à l'avant et 7 sur le restant du pourtour,-et d'une virole métallique 8 en- tourant la base de la chaudière .
Cette base comprend une pièce de fonte 9 formant cendrier, qui supporte le collecteur 2 et dont le fond repose¯sur le sol en partie, directement par son fond plat et en partie par des pieds 10 disposés radialement; ce cendrier présente une partie circulaire ouverte en haut, au-dessous de la grille 11 placée au centre du col-
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lecteur 2, et une partie prismatique dirigée vers l'avant et ouverte pour l'entrée de l'air et la sortie des cendres .
La partie antérieure de l'enveloppe 8 comporte, dans cet exemple, une botte d'arrivée d'air 12 avec buse latérale 13 destinée à être reliée à une soufflerie, et au-dessous de cette botte une porte de cendrier 14 .
Les tubes 1 ont dans la plus grande partie de leur hauteur un diamètre tel qu'ils se touchent presque, tandis que leurs extrémités la et 1b ont un diamètre réduit. La réduction des extrémités inférieures la a pour but de permettre leur fixation convenable sur le collecteur 2 par exemple au moyen de brides. Cette partie de la cage ou chambre de combustion est revêtue intérieurement d'une garniture réfraotaire 15 en forme de fer à cheval s'étendant jusqu'à l'ouverture de décrassage 5
D'autre part, la réduction de diamètre des extrémités supérieures 1b a surtout pour but de ménager entre ces extrémités des passages 16 pour la sortie des gaz de combustion.
Les interstices restant entre les portions larges des tubes 1, du fait que ceux-ci ne sont jamais parfaitement rectilignes, sont obturés de façon étanche par exemple au moyen de lames en acier mince 17 (fig.7) courbées transversalement de façon à former deux ailes cintrées, qui une fois introduites par forcement entre les tubes et convenablement matées s'appliquent exactement contre les parois de ces tubes
Grâce à ces dispositions, les gaz de oombustion
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s'échappent seulement par les intervalles 16 et passent dans l'espace annulaire 18 compris entre la rangée de tubes 1 et les panneaux 7 ; ils descendent ainsi, en chauffant la surface extérieure des tubes 1 et du collecteur 2, dans la chambre annulaire 19 qui entoure le cendrier .
Cette dernière chambre est divisée par deux oloisons annulaires 20 et 21 disposées en chicanes et comprend ainsi deux parties, l'une extérieure 19a destinée à recueillir les poussières et la suie entraînées par les fumées et l'autre intérieure 19b; celle-ci débouche en bas dans un évidement 22 de la maçonnerie supportant la chaudière; au centre de cet évidement se trouve l'orifice 23 du carneau 24 allant à la cheminée .
Il résulte de la disposition régulière et con- oentrique des passages 16, 18, 19, 22, 23 que les parcours des gaz de combustion sont égaux entre eux sur tout le pourtour de la chaudière et que le débit de ces gaz, le long de tous les tubes 1 est parfaitement unie forme .
L'eau à chauffer est introduite dans le collecteur 2 par une tubulure 25 préférablement ménagée sur la partie antérieure saillante de celui-ci, et ayant une forme ooudée vers le coté de la chaudière.
Le départ de l'eau chaude ou de la vapeur s'effectue à la partie supérieure de la caisse 3 par une tubulure centrale 26 .
Afin de permettre le nettoyage de la surface externe des tubes 1, les panneaux 7 sont montés de fa- çon amovible: pour faciliter la manoeuvre de ceux-ci$
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on a prévu une potence 27 pivotant autour de la tubulure 26 et reposant par des roulettes 28 sur un chemin circulaire 29 supporté à la partie supérieure de la chaudière par exemple par des pattes 30 posées sur la caisse 3; sur la partie de cette potence faisant saillie hors du chemin 29 peut rouler une autre roulette 31 supportant une patte 32 munie d'un ergot ou crochet qu'on peut engager dans un trou ménagé à la partie supérieure de chaque panneau 7. On peut ainsi amener la potence 27 successivement en face de tous les panneaux 7 et y suspendre ceux-ci de manière qu'on puisse les déplacer radialement et circulairement sans être gêné par lemrs poids.
Les bords supérieur et inférieur de chaque panneau peuvent être appliqués par l'action de loquets ou autres organes de serrage à manoeuvrer rapide (non représentés) contre des garnitures d'étanchéité placées autour des viroles 29 et 8, D'autres garnitures ou des couvre-joints appropriés peuvent être prévus.sur les cotés verticaux de ces panneaux pour compléter l'étanchéité de 1"enveloppe .
En raison du changement de direction produit par les cloisons 20, 21, les particules solides contenues dans le courant gazeux descendant à travers le passage 18 sont projetées au fond de la chambre extérieure 19a et s'y accumulent, On peut les en extraire de temps en temps grâce à des portes 33 ménagées dans la virole 8 .
Il est à remarquer que la disposition de cette chaudière se prête à l'obtention de surfaces de chauffe plus ou moins développées soit par la variation de la hauteur des tubes, soit par un simple changement de diamètre de la chaudière et dn nombre des tubes 1, sans
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modification de la hauteur de cette chaudière .
On peut aussi augmenter la surface de chauffe en disposant autour de la rangée de tubes 1 jointifs (fige. 8 à 10) une seconde rangée de tubes, 34, également verticaux, mais suffisamment espacés les uns des autres pour qu'on puisse passer entre eux une brosse lorsqu'il s'agit de débarrasser la surface des tubes de la suie et des poussières adhérentes .
Suivant la fig. 8, les tubes 34 sont semblables aux tubes 1 et fixés de la même façon au collecteur 2 et à la caisse 3. Dans le cas de la fige 10, les tu- bes 34 ont leur extrémité inférieure 34a cintrée et disposée pour se fixer sur le pourtour du collecteur 2, dont la section est de même largeur que dans le cas de la fig. 1 .
La fig. 8 montre encore la disposition d'un bloc réfractaire 35 suspendu par des boulons 36 audessous de la caisse 3 afin d'en protéger le fond-de l'action directe des flammes. Les boulons 36 passent librement à travers des tubes-entretoises 37 fixés aux parois supérieure et inférieure de la caisse. La présenoe de ce bloc protecteur 35 contribue à éviter la formation d'incrustations sur le fond de la caisse et évite toute détérioration par coups de 3'eu; les assem- blages du fond avec les tubes 37 se trouvent également protégés des effets nuisibles des dilatations .
La fig. 11 montre l'agencement d'un dispositif de retour d'eau qui peut être prévu aux lieu et place de quelques uns des tubes 1 et 34 et qui comporte un tube de large diamètre 38 relié à la caisse 3 par une
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tubulure 39 et au collecteur 2 par un tube 40 s'élevant à l'intérieur de ce large tube 38; au-dessus du tube 40 est placé un chapeau conique 41 obligeant l'eau qui redescend de 3 en 2 de suivre un parcours en S tel que les matières solides entraînées tombent au fond de l'espace annulaire 42 entourant le tube 40, d'où elles peuvent être extraites de temps en temps par un tube de purge 43. On évite ainsi tout risque d'accumulation de dépats solides sur le fond de la caisse 3.
L'intervalle créé par la présence de ce dispositif dans la série des tubes 1 peut être obturé par une garniture réfractaire 44 sur toute la hauteur de la chambre de combustion .
Sans s'écarter de l'invention, on pourra varier le profil transversal du collecteur 2, par exemple donner à ce dernier la forme d'un tore ; de même on pourra varier la forme de la caisse 3, celle-ci pouvant avoir par exemple une forme annulaire avec départ sur un coté.
On pourra aussi disposer les tubes 1 suivant un contour polygonal, par exemple rectangulaire. Le mode d'assem- blage de ces tubes avec le collecteur 2 et avec la caisse 3 peut également varier; si le collecteur est en acier, par exemple, on pourra y fixer les extrémités la par vissage ; les extrémités supérieures 1b seront fixées au fond de la caisse préférablement par sertissage ou dudgeonnage. Les panneaux 7 pourront être montés sur des gonds portés par des montants fixes lorsqu'on disposera autour de la chaudière d'un espace libre suffisant pour permettre leur pivotement. Les autres éléments de la chaudière représentée pourront aussi être modifiée ou
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remplacés par des éléments équivalents sans que les caractères essentiels ni les avantages de l'invention soient infirmés.
On pourra notammenapproprier la ohaudière pour l'utilisation de divers combustibles, charbon, coke, mazout etc,, et la munir d'une grille rotative, par exemple selon le Brevet français N 816.486 du 15 Avril 1936, ajustée contre la paroi du collecteur 2
On va décrire ci-après, en référence aux figs.
12 à 23, des perfectionnements qu'on peut apporter à diverses parties de la chaudière décrite ci-dessus en vue d'en rendre la fabrication plus facile et plus économique tout en assurant parfaitement l'étanchéité des joints entre les tubes, les éléments réfractaires des parois, les portes et leurs encadrements etc...
Pour que, dans l'agencement décrit précédemment, les gaz de combustion puissent passer entre les extrémités supérieures des tubes et que les autres parties de ceux-ci soient à peu près jointives, on a prévu l'emploi de tubes droits ayant leurs extrémités rétreintes, ce qui entraînait à des difficultés et des frais de fabrication.
On. peut éviter ces inconvénients en utilisant (fig. 12) des tubes 1 de section uniforme, dont les uns sont droits et les autres cintrés près de leurs extrémités, et en plaçant ces tubes les uns contre les autres tout en les disposant de façon que leurs points d'insertion sur le collecteur 2 et sur la caisse 3 soient alternés sur des cercles concentriques. Grâce à cet agencement, les extrémités des tubes peuvent être suffisamment espacées pour permettre leur assemblage avec les parois
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de 2 et 3, et pour laisser passer les gaz de combustion entre elles .
Au lieu de tubes, les uns droits, les autres cintrés à leurs deux extrémités, on pourra de manière analogue utiliser des tubes toussemblables ayant une seule extrémité cintrée et disposer ces tubes cote à cote et tête-bêche en alternant une extrémité cintrée en haut et une extrémité cintrée en bas
Une solution encore préférable indiquée sur les figs.
13 et 14 consiste à utiliser des tubes droits 1, de section uniforme, qu'on dispose circulairement en ménageant entre eux des intervalles relativement larges, et à obturer ces intervalles sur toute la hauteur voulue au moyen d'éléments appropriés comprenant par exemple deux cornières 45 ayant chacune une aile cintrée au diamètre du tube 1 adjacent,et des moyens pour maintenir ces cornières fortement appliquées contre ces tubes,tels que des boulons-entretoises 46 et des boulons 47 maintenant les ailes planes alignées entre des rondelles ou plaquettes de serrage 48, 49. Un léger jeu ménagé entre ces cornières permet de parer aux irrégularités des tubes et aux inexactitudes de montage.
L'intérieur des cornières est garni d'un mastic réfractaire (non représenté) et une bande de carton réfraotaire 50 est suspendue aux boulons 47 à une petite distance derrière les cornières afin de bien protéger celles-ci contre l'action des gaz en combustion .
Un autre perfectionnement se rapporte à la construction de la carcasse ou charpente de la chaudière (figs, 15, 16, 17). Celle -ci comprend un oerole infé-
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rieur 51 placé sur champ, des colonnettes 52 reposant sur ce cercle, un anneau plat 53 soutenu par ces colon- nettes, un cercle 54 de diamètre plus petit que celui du cercle 51 et posé sur champ sur 11 anneau 53, des colonnettes 55 en fer à T supportées par le cercle 54, et un cercle supérieur 56 également placé sur champ
Les intervalles compris entre les colonnettes 52, sauf à 1' endroit da la porte de cendrier,
sont remplia par des panneaux de tôle 57 fixés à demeure de fa- çon jointive et garnis extérieurement de carton isolant afin de réduire le rayonnement de la chaleur. D'autre part, les intervalles compris entre les oolonnettes 55 sont remplis par des portes à gonds dont chacune (figs, 18, 19, 20) comporte un cadre métallique garni de briques réfractaires ,
Chacun de ces cadres comprend deux montants en fer plat 58 réunis en haut et en bas par des segments d'anneaux en fer plat 59 et 60, ainsi que par des fers plats cintrés 61 et 62 placés sur champ, l'un oontre le segment 59, l'autre à une petite distance au-dessous du segment 60 afin de permettre l'accrochage des briques réfractaires 63,
Ces dernières (figs. 21 et 22) sont encastrées par leur face externe dans des gaines en tale 64 et sont placées les unes à coté des autres à l'intérieur du cadre de porte de façon que leurs bords internes se touchent et qu'elles forment une surface continue destinée à être léchée par les gaz de combustion dans leur paroours descendant à l'extérieur de la couronne de tubes 1 , ,L'étanchéité des joints entre les cadres de
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portes et la carcasse de la chaudière peut Atre assurée (fig. 23) par un cordon 65 en matière souple et réfrac- taire telle que l'amiante,
qui est maintenu¯tour du cadre par des bandes de fer plat 66 et des vis 67 dont le serrage est limité par des entretoises réglables 68 .
Bien entendu l'invention comprend toutes variantes de construction n'affectant pas l'agencement général de la chaudière, les dispositions particulières actuellement décrites et représentées, n'étant données qu'à titre d'exemples avantageux sous le rapport de l'économie et du bon fonctionnement .