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"Chaudière à air chaud"
L'invention a pour objet une chaudière à air chaud sous pression, de construction simple, sans tubes, permet- tant d'obtenir dans de bonnes conditions de l'air chaud pour tous usages industriels.
Cette chaudière est caractérisée par la combinai- son dans une enveloppe convenable d'un certain nombre d'é- léments parallélipipédiques plats, disposés parallèlement ;' les uns aux autres et parallèlementà la façade de l'appa- reil. Chacun de ces éléments, en forme générale de U, ! est raccordé par une de ses branches à un collecteur d'ar rivée d'air froid et par l'autre branche à un collecteur de départ d'air chaud. La base de l'U, dont la face in- férieure est inclinée à 45 environ, est exposée directe- ment au rayonnement du foyer. Elle forme surchauffeur, ainsi.. ' que la branche verticale raccordée au collecteur de départ, parcourue par un courant ascendant de même sens que les gaz du foyer.
La branche raccordée au collecteur d'arrivée, parcourue par le courant descendant d'air en sens contraire à celui des gaz du foyer et moins directement soumise au rayonnement de ce foyer, fait fonction de réchauffeur préalable.
D'autres caractéristiques apparaîtront au cours de la
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description qui va suivre, en référence aux dessins annexés.
Ces dessins représentent schématiquement, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale faite à travers la chaudière, parallèlement à la façade entre deux éléments parallèles.
La figure 2 est une coupe transversale par C-D figure 1.
La figure 3 est une coupe verticale par un plan perpendiculaire à celui de la figure 1.
La figure 4 est une vue en plan de la chaudière vue par en-dessus.
La figure 5 montre en perspective un élément ainsi que les collecteurs d'air froid et d'air chaud.
Ainsi qu'on le voit, la chaudière est constituée par une série d'éléments E, ayant la forme générale d'un U, d'épaisseur faible par rapport à leur largeur, disposés parallèlement entre eux dans une enveloppe ou corps 9.
Ces éléments sont disposés en deux rangées symétriques par rapport au plan K-L (figure 1). Chaque élément comporte une branche 2, une branche 4 et une base 3, la partie infé- rieure de la branche 2 et la base 3 constituent les éléments du surchauffeur, tandis que la partie supérieure de la branche 2 constitue dans chaque élément un réchauffeur préalable. Au-dessous du surchauffeur est une chambre de combustion 8
Le combustible peut être solide, liquide ou gazeux, la chambre de combustion 8 est formée latéralement de parois de maçonnerie réfractaire et ouverte sous les élé- ments 3 du surchauffeur qui se trouvent ainsi exposés au rayonnement du foyer.
Ces éléments 3 sont constitués par des parois planes et verticales, leur partie inférieure 15 étant arrondie en forme de gouttière ainsi que le montrent plus parti- culièrement la coupe A-B de la figure 1 et la figure 5.
Un déflecteur vertical 13, formant entretoise, est placé à l'intérieur de chaque élément vers la base de la branche 2 et son rôle est double : tenir à distance convenable les deux parois verticales et assurer une vi- tesse asse± grande de l'air sur la partie de la gouttière 3
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la plus exposée au rayonnement du foyer.
Ainsi qu'on le voit, les gouttières 3 sont disposées obliquement et on voit sur la Fig. 1 que l'ensemble des gouttières symétriques donne au bas du surchauffeur la forme d'un V renversé.
Les éléments 2 verticaux du réchauffeur reçoivent l'air d'un collecteur 1 qui est lui-même alimenté par la buse d'arrivée d'air 12. Celle-ci peut être placée soit verticalement au-dessus du collecteur 1, soit horizontalement à l'arrière de ce collecteur.
Les branches 2 sont reliées, par exemple par sou- dure autogène, aux éléments 3 du surchauffeur qui, par les branches ascendantes 4, sont eux-mêmes reliés au collecteur d'air chaud 5, dans lequel les branches 4 débouchent.
On voit ainsi que sous l'effet de la chaleur les dilatations des collecteurs et celles des éléments 2,3,4+ ne peuvent avoir d'effet nuisible et qu'allés se trouvent compensées. La partie 3 des éléments descend librement car le collecteur 5 se trouve suspendu à l'armature de l'en- veloppe métallique 9.
En outre, les deux collecteurs d'air froid et d'air chaud 5 sont reliés l'un à l'autre par les éléments E, dont les branches 2 et 4 peuvent subir, sans inconvénient, les déplacements dus aux dilatations inégales dans la lon- gueur des collecteurs 1 et 5.
Au collecteur 5 est raccordée une buse de départ 6, de telle sorte que ce départ s'effectue vers le haut, pour plus de commodité.
Les éléments El E2, situés immédiatement au-dessous de la buse 6 ont une évacuation plus facile que les éléments non situés au-dessous de cette buse. Par suite, la circu- lation d'air a tendance à y être plus rapide. Pour re- médier à cet inconvénient, on donne à la buse 6 la section trapézoïdale représentée figures 1 et 3. De cette façon, l'arrivée d'air du collecteur 1 aux éléments El E2 est gê- née par les parois de la buse 6, ce qui compense l'action et l'évacuation directe et rétablit l'équilibre.
La buse 6 peut aussi être placée horizontalement, à l'arrière du collecteur 5, suivant les dispositions adop- tées pour l'installation de l'appareil.
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Le circuit effectué par l'air est le suivant :
L'air très froid entrant en 12 dans le collecteur 1 descend dans les branches plates 2 entre lesquelles circulent en sens contraire les gaz chauds du foyer 8.
%,et air, ainsi échauffé, arrive dans les parties 3 des éléments, formant le surchauffeur. A cet endroit, il a une vitesse en rapport avec la turbulence nécessaire et parcourt, en s'échauffant de plus en plus, la gouttière 3, pour arriver dans la région verticale 4 des éléments de surchauffeur.
Cette région 4 peut être choisie de section telle que la vitesse de l'air y diminue progressivement pour être minimum au moment de l'arrivée dans le collecteur 5. De cette manière, on évite, grâce à la turbulence et à la grande vitesse d'écoulement, le chauffage exces- sif des parties du surchauffeur 3 exposées directement au rayonnement du foyer.
Il doit être entendu que l'enveloppe du foyer peut être faite de tout genre de maçonnerie réfractaire, et que les éléments 2 peuvent être isalés de l'enveloppe métallique 9 par des panneaux appropriés placés entre les éléments et l'enveloppe, dans le but de réduire considérablement la température de l'enveloppe et par suite la perte de chaleur.
Il est visible que le collecteur d'air froid 1, placé sur le-collecteur d'air chaud 5, sert d'isolement ther- mique vers le haut. Entre les collecteurs 1 et 5, une pla- que d'un matériau isolant quelconque peut être posée pour empêcher l'air chaud du collecteur 5 de subir l'influen- ce de l'air froid du collecteur 1.
Les gaz du foyer, après avoir longé les éléments 2 et le collecteur 5, passent dans l'espace II d'où la cheminée 7 les évacue à l'extérieur.
L'appareil peut être utilisé sans inconvénient comme récupérateur, les gaz très chauds arrivant alors dans la chambre 8.
On.remarquera que la chaudière qui fait l'objet de l'invention présente les avantages suivants :
Les parties des éléments constituant les réchauffeurs, c'est-à-dire les parties les moins chaudes, sont au voisi- nage des parois, ce qui est avantageux au point de vue des déperditions de chaleur.
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Dans le réchauffeur, la circulation de l'air et des gaz du foyer s'effectue à contre-courant.
Il n'existe pas de collecteur intermédiaire entre le réchauffeur et le surchauffeur, ce qui évite la perte de charge correspondante.
L'inclinaison de la base des éléments par rapport à la chambre de combustion a pour effet d'augmenter la surface exposée au rayonnement et d'éviter que le rayon- nement n'ait une intensité sensiblement plus grande au mi- lieu de la chambre que sur les bords.
La disposition des bases des éléments et des entre- toises placées à leur intérieur donne au courant d'air la vitesse maximum et la turbulence voulues aux endroits où elles sont nécessaires.
La disposition de la chaudière en assure le mon- tage, le démontage et le nettoyage faciles. Des tampons sont prévus, à cet effet, sur le parcours de la fumée et une porte est ménagée sur la façade dans la partie supérieu- re de la chambre de combustion.
Chaque élément travaille symétriquement; il ne risque aucune distorsion du fait des variations de tempé- rature.
Les éléments étant tous semblables, peuvent être fabriqués en grande série. La puissance de la chaudière varie avec le nombre d'éléments qu'elle comporte, et seule la dimension transversale de l'enveloppe est modifiée lors- qu'on passe d'une série à la série supérieure comprenant un nombre moins grand d'éléments plus larges.
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"Hot air boiler"
The object of the invention is a pressurized hot air boiler, of simple construction, without tubes, making it possible to obtain hot air under good conditions for all industrial uses.
This boiler is characterized by the combination in a suitable casing of a number of flat parallelepipedal elements, arranged in parallel; to each other and parallel to the front of the appliance. Each of these elements, generally U-shaped,! is connected by one of its branches to a cold air inlet manifold and by the other branch to a hot air outlet manifold. The base of the U, the underside of which is inclined at about 45, is directly exposed to the radiation of the focal point. It forms a superheater, as well as .. 'that the vertical branch connected to the starting collector, traversed by an upward current in the same direction as the gases of the fireplace.
The branch connected to the inlet manifold, traversed by the downward current of air in the direction opposite to that of the gases of the hearth and less directly subjected to the radiation of this hearth, acts as a preliminary heater.
Other characteristics will appear during the
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description which follows, with reference to the accompanying drawings.
These drawings show schematically, by way of example, an embodiment of the invention.
Figure 1 is a vertical section made through the boiler, parallel to the facade between two parallel elements.
Figure 2 is a cross section through C-D figure 1.
Figure 3 is a vertical section through a plane perpendicular to that of Figure 1.
Figure 4 is a plan view of the boiler seen from above.
Figure 5 shows in perspective an element as well as the cold air and hot air collectors.
As can be seen, the boiler is constituted by a series of elements E, having the general shape of a U, of small thickness compared to their width, arranged parallel to each other in a casing or body 9.
These elements are arranged in two symmetrical rows with respect to the K-L plane (figure 1). Each element comprises a branch 2, a branch 4 and a base 3, the lower part of the branch 2 and the base 3 constitute the elements of the superheater, while the upper part of the branch 2 constitutes in each element a preheater. . Below the superheater is a combustion chamber 8
The fuel can be solid, liquid or gaseous, the combustion chamber 8 is formed laterally of refractory masonry walls and open under the elements 3 of the superheater which are thus exposed to the radiation of the hearth.
These elements 3 are formed by plane and vertical walls, their lower part 15 being rounded in the form of a gutter as shown more particularly in section A-B of FIG. 1 and FIG. 5.
A vertical deflector 13, forming a spacer, is placed inside each element towards the base of the branch 2 and its role is twofold: to keep the two vertical walls at a suitable distance and to ensure a sufficiently high speed of the. air on the gutter part 3
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most exposed to radiation from the home.
As can be seen, the gutters 3 are arranged obliquely and it can be seen in FIG. 1 that all the symmetrical gutters give the bottom of the superheater the shape of an inverted V.
The vertical elements 2 of the heater receive the air from a manifold 1 which is itself supplied by the air inlet nozzle 12. This can be placed either vertically above the manifold 1, or horizontally above the manifold 1. the back of this manifold.
The branches 2 are connected, for example by autogenous welding, to the elements 3 of the superheater which, by the ascending branches 4, are themselves connected to the hot air collector 5, into which the branches 4 open out.
It can thus be seen that, under the effect of heat, the expansions of the collectors and those of the elements 2,3,4+ cannot have any harmful effect and that the aisles are compensated. Part 3 of the elements descends freely because the collector 5 is suspended from the frame of the metal casing 9.
In addition, the two cold air and hot air collectors 5 are connected to each other by the elements E, whose branches 2 and 4 can be subjected, without inconvenience, to displacements due to unequal expansions in the length of collectors 1 and 5.
To the manifold 5 is connected a starting nozzle 6, so that this departure takes place upwards, for greater convenience.
The elements E1 E2, located immediately below the nozzle 6 have an easier evacuation than the elements not located below this nozzle. As a result, the air circulation tends to be faster there. To remedy this drawback, the trapezoidal section shown in Figures 1 and 3 is given to the nozzle 6. In this way, the air inlet from the manifold 1 to the elements E1 E2 is hampered by the walls of the nozzle. 6, which compensates for direct action and evacuation and restores balance.
The nozzle 6 can also be placed horizontally, behind the manifold 5, depending on the arrangements adopted for the installation of the device.
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The circuit performed by the air is as follows:
The very cold air entering at 12 in the manifold 1 descends into the flat branches 2 between which the hot gases from the fireplace 8 circulate in opposite directions.
%, and air, thus heated, arrives in parts 3 of the elements, forming the superheater. At this point, it has a speed commensurate with the necessary turbulence and travels, heating up more and more, the gutter 3, to arrive in the vertical region 4 of the superheater elements.
This region 4 can be chosen with a cross section such that the speed of the air there gradually decreases to be minimum at the time of arrival in the collector 5. In this way, thanks to the turbulence and the high speed d The flow, the excessive heating of the parts of the superheater 3 exposed directly to the radiation of the hearth.
It should be understood that the casing of the hearth can be made of any kind of refractory masonry, and that the elements 2 can be insulated from the metal casing 9 by suitable panels placed between the elements and the casing, in order to to considerably reduce the temperature of the casing and consequently the loss of heat.
It is visible that the cold air collector 1, placed on the hot air collector 5, serves as thermal insulation upwards. Between the collectors 1 and 5, a plate of any insulating material can be placed to prevent the hot air from the collector 5 from being influenced by the cold air from the collector 1.
The gases from the hearth, after having passed along the elements 2 and the collector 5, pass into space II from which the chimney 7 discharges them to the outside.
The device can be used without inconvenience as a recuperator, the very hot gases then arriving in chamber 8.
It will be noted that the boiler which is the subject of the invention has the following advantages:
The parts of the elements constituting the heaters, that is to say the less hot parts, are in the vicinity of the walls, which is advantageous from the point of view of heat loss.
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In the heater, the circulation of air and gas from the fireplace is counter-current.
There is no intermediate collector between the heater and the superheater, which avoids the corresponding pressure drop.
The inclination of the base of the elements relative to the combustion chamber has the effect of increasing the surface exposed to the radiation and preventing the radiation from having a substantially greater intensity in the middle of the chamber. only on the edges.
The arrangement of the bases of the elements and the spacers placed therein gives the air flow the maximum speed and turbulence desired where it is needed.
The arrangement of the boiler ensures easy assembly, disassembly and cleaning. Buffers are provided for this purpose on the path of the smoke and a door is provided on the facade in the upper part of the combustion chamber.
Each element works symmetrically; there is no risk of distortion due to variations in temperature.
As the elements are all similar, they can be mass produced. The power of the boiler varies with the number of elements it comprises, and only the transverse dimension of the casing is modified when moving from a series to the higher series comprising a smaller number of elements. wider.