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Prooédé pour transformer des surchauffeurs à tubes ----------------¯------------------------------- de fumées comportant des bouales doubles dans chaque tube de
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Pour la surchauffe de la vapeur, on emploie comme on le sait dans les machines à vapeur de locomotives et les ma- chines analogues des surchauffeurs à tubes de fumées dans lesquels on a disposé dans chaque tube de fumées un tube re- plié à la manière dune épingle à cheveux pour l'aller et le retour de la vapeur, ou bien 'dans lesquels il se produit deux fois un passage dtaller et de retour de la vapeur au moyen de deux tubes ainsi repliés montés à la suite l'un de l'autre.
La'seconde forme de réalisation est ainsi choisie pour produire une surchauffe plus élevée; elle a toutefois l'inconvénient que par suite des quatre branches du tube de surohauffeur ainsi que des trois boucles de renversement de sens, la section transversale de passage pour les gaz de foyer est tellement rétrécie qutun développement de flammes dans le tube de fumées est empêché et qu'on n'obtient qu'une élévation peu importante de la température de la vapeur par rapport aux surchauffeurs mentionnés en premier lieu.
En outre il se produit un fort dépôt de suie et de cendres lé-
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gères sur les tubes de surchauffeurs et dans les intervalles entre ceux-ci et la paroi du tube de fumées, ce qui nuit à la transmission de chaleur et à l'effet de tirage et rend néces- saire un nettoyage fréquent du surchauffeur.
Malgré cela la construction mentionnée en dernier lieu a trouvé de nombreuses applications, mais on a dû accepter jusqu'à présent les inconvénients existants dans celle-ci.
La présente invention a pour but d'éliminer ces inconvé- nients des surchauffeurs existants par le fait qu'ils sont transformés en surchauffeurs à passage simple d'aller et de retour du tube de surchauffeur de telle manière que la cha- leur de rayonnement des gaz de foyer dans la chambre de foyer est employée et que d'autre part les gaz de foyer sont obli- gés de parcourir les tubes de chauffage avec la vitesse la plus favorable à la transmission de chaleur.
Ce résultat est obtenu suivant la présente invention par le fait que la boucle médiane du tube de surchauffeur doublement replié se trouvant dans chaque tube de fumées est enlevée par sectionnement et en ce que les branches de tube restantes sont prolongées, par le raccordement d'une boucle de renversement de sens faite en matière très réfractaire, jusque dans la z8ne la plus chaude du tube de fumées ou au- delà de celle-ci jusque dans la chambre de foyer.
De ce fait une partie de la surface de surchauffeur est enlevée de la zone moyenne et la zone la plus basse de tem- pérature et transportée dans la zone la plus élevée de tem- pérature. En même temps la plus grande section de passage ainsi obtenue pour les gaz de foyer à la sortie des tubes de chauffage dans la boite à fumées est rétrécie par des disques d'étranglement de sorte que les gaz de foyer ont dans les tubes de chauffage le temps suffisant pour céder leur chaleur à la vapeur à surchauffer. Pour que la vapeur déjà surchauf- fée ne subisse auoune perte de chaleur, les tubes de retour
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vers la chambre de fumées sont entourés de tuyaux isolants.
On veille en autre, suivant la présente invention, à ce que tous les éléments de surchauffeurs soient parcourus uni- formément par la vapeur.
La présente invention permet une transformation extrême- ment simple, peu coûteuse et exécutable très rapidement de chaudières de locomotives à tubes de surchauffeur doublement enroulés aussi bien dans le but de l'élévation de la surchauf- fe que pour maintenir plus Longtemps propres les tubes de fu- mées et les tubes de surchauffeur. Les locomotives se trou- vant en service possédant ce mode de surchauffeur, peuvent par conséquent être adaptées directement au fonctionnement é- oonomique avec de la vapeur fortement surchauffée. On a re- présenté au dessin à. titre d'exemple de réalisation de l'in- vention la transformation d'un surchauffeur à doubles spires en un surchauffeur à simple spire dans chaque tube de fumées.
La fige 1 montre une coupe dans une rangée verticale de tubes de fumée d'une chaudière de locomotive, avec les élé- ments de surchauffeurs disposés dans celle-ci; on a représenté dans le tube de fumée supérieur l'ancienne boucle double tan- dis que les éléments de surchauffeur dans les tubes de fumées situés en,dessous ont été transformés.
La fig. 2 est une coupe par la ligne II-II de la fige 1.
La tige 3 montre l'extrémité d'un élément de surchauffeur. transforméeen vue de dessus.
La fig. 4 est une coupe par un des points de raccorde- ment du tube de surchauffeur aux collecteurs de vapeur chaude
La fige 5 montre à plus petite échelle une coupe dans la chambre de foyer avec des extrémités de renversement de sens des tubes de surchauffeur s'avançant dans celle-ci.
La fig. 6 est une coupe par la ligne V-V de la fig. 5.
Les fig. 7 et 8 montrent en coupe et en vue de dessus
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les disques d'étranglement disposés à l'embouchure des tubes de fumées dans les chambres de fumées.
L'élément de surchauffeur représenté à la fig. 1 dans le tube de fumées supérieur et devant être transformé comprend une double boucle formée de quatre longueurs de tubes b1 à b4.
Dans la première longueur de tube b1 on amène, au moyen du répartiteur de vapeur humide m, de la vapeur saturée, par le tube e. La vapeur surchauffée sortant de la dernière lon- gueur de tube b parvient par le tube n dans le collecteur de vapeur chaude h.
Lors de la transformation d'un semblable sunchauffeur, la première et la quatrième longueurs de tubes bi et b4 de la boucle double sont tranchées immédiatement avant les extré- mités de renversement de sens c1 et c3, à l'endroit représen- té par la ligne x-x (fig. 1) de telle façon que dans l'ordre de succession correspondant à l'écoulement de la vapeur, les parties c1, b2, c2, B" et c peuvent être enlevées de sorte que la surface de surchauffeur devient d'autant plus petite.
Aux extrémités ouvertes des longueurs de tube restantes b1 et b, on raccorde une pièce terminale d en forme d'U qui est faite avantageusement en matière fortement résistante à la chaleur et s'étend jusqu'à l'extrémité du tube de fu- mâes ou jusque dans la chambre de foyer k et s'avance plus ou moins loin dans celle-ci. La liaison entre la piè- ce terminale d et les longueurs de tube b1 et b4 est rêali- sée par soudure, les extrémités de tube pouvant à cet effet être glissées l'une dans ltautre ou reliées au moyen de manchons particuliers. La nouvelle longueur de tube de sur- chauffeur ainsi formée est maintenue par des appuis i au -, milieu du tube de fumées a.
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Due semblable transformation diminue, il est vrai, la surf ace de chauffe du tube de sur chauffeur située dans la zone médiane et la zone la plus froide du tube de fumées a.
Cette diminution de la surface la moins active du surohauf- feur est compensée seulement en partie par la pièce de pro- longement d au point de vue de la longueur. Malgré cela, l'effet de chauffage est meilleur que celui de l'ancien sur- chauffeur présentant une plus grande action d'échange de cha- leur. Ceci doit être attribué au fait que la zone de sur- chauffage est reportée aux extrémités antérieures des tubes de fumées et dans la chambre de foyer, où. par suite de la plus grande différence des températures entre les gaz de foyer et la vapeur à surchauffer, le coefficient de transmis- sion de chaleur est très élevé. En outre, dans ce cas, la chaleur de rayonnement de la grille est rendue utilisable.
Pour recueillir de façon efficace cette chaleur de rayonnement, les extrémités de renversement de sens des piè- ces de prolongement d s'étendent à des distances différentes, en gradins, dans la chambre de foyer k de telle manière que ces extrémités embrassent pour ainsi dire la montagne de cha- leur s'élevant de la grille. Cette disposition est représen- tée aux fig. 5 et 6. Dans les tubes de fumées désignés à la fige 6 par une croix couchée, les extrémités des pièces de prolongement s'étendent le plus loin dans la chambre de foyer, dans les tubes de fumées pourvus d'une croix dressée elles s'étendent moins loin et très peu seulement dans les tubes de fumées pourvus d'un point.
Dans cette forme de réalisation du sur chauffeur, la perte de surface de surchauffeur est compensée par l'intensi- té du surchauffage.
Pour empêcher un refroidissement nouveau de la vapeur fortement surchauffée, dans la longueur b4 du sur chauffeur,
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celle-ci peut être revêtue dans la z8ne la plus froide du tube de fumées a par un tube isolant g sans qu'il en résulte le danger d'une diminution inadmissible de la section de passage pour les gaz de foyer surtout que par la suppression de la boucle médiane, les gaz de fumées disposent d'une plus grande section d'écoulement. Pour que cet écoulement n'ait pas lieu trop rapidement on a inséré, à l'embouchure du tube de fumées a dans la chambre de fumées, des disques r qui sont pourvus d'une ouverture de passage dimentionnée de façon ap- propriée a et qui font en sorte que les gaz chauds sortent dans la chambre de fumées avec la vitesse la plus favorable pour la transmission de chaleur.
Les surchauffeurs actuels ont l'inconvénient que la chan- ge des différents éléments de surchauffeur est différente, en ce sens que les éléments qui se trouvent plus près de la conduite d'aspiration aboutissant à;la machine à vapeur sont soumis à une plus grande a-ction d'aspiration de la machine et sont donc plus fortement parcourus par la vapeur que ceux qui sont plus éloignés. Pour obtenir par conséquent un écou- lement uniforme de vapeur dans tous les éléments de surchauf- feur, on a inséré à l'orifice du tube de retour n dans le collecteur de vapeur chaude h, des anneaux d'étranglement o dont le diamètre libre va en diminuant vers le point d'as- piration.
On insère par exemple au point de raccordement 1 l'anneau d'étranglement o1 et au point de raccordement 2, l'anneau d'étranglement o2, tandis qu'aux points de raccor- . dément 3 et 4 les anneaux d'étranglement peuvent disparai- tre. On obtient de cette manière une répartition uniforme de la quantité de vapeur en écoulement dans tous les tubes et par conséquent le même effet de refroidissement de la vapeur aux endroits de changement de sens.
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En résumé, on obtient, par la transformation décrite ci-dessus d'un surohauffeur, les avantages importants sui- vanta. La vapeur humide est amenée dans chacun des tubes de fumées pourvus d'un seul élément de surchauffeur, par un tube d'amenée, à l'extrémité d'inversion située dans la zone d'ac- tion directe des flammes et du rayonnement, la surchauffe proprement dite se faisant dans cette partie avancée de l'é- lément de surchauffeur et atteignant une température beaucoup plus élevée que précédemment suivant que le surchauffeur pro- prement dit s'avance plus ou moins profondément dans la zone du foyer. La vapeur ainsi surchauffée fortement est alors oonduite au collecteur de vapeur chaude par le tube du sur- chauffeur servant maintenant de tube de retour isolé.
Il reste par conséquent, de l'ancien surchauffeur, dans chaque tube de fumées, un tube d'amenée pour la vapeur humide et un tube de retour isolé pour la vapeur chaude, tandis que le surchauffeur proprement dit est nouvellement soudé. En outre, par l'élimination des spires médianes du tube et par le gui- dage actuellement plus simple de la vapeur, la chute de pression de la vapeur surchauffée est diminuée. Par suite de la section de passage agrandie pour les gaz de fumées, il se produit également un dépôt moindre de suie sur les tubes de surchauffeur, ce qui facilite notablement aussi le nettoya- ge des tubes de fumées,
Cette transformation rend également nécessaire un étran- glement du passage dans le tube de fumées, ce qui augmente l'action des tubes à feu et par conséquent le rendement de la chaudière.
On peut transformer de la même manière également des surchauffeurs à tubes de fumées pour chaudières de navires, en vue d'une surchauffe plus élevée.