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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.