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déposé à l'appui d'une demande d'un BREVET D'INVENTION Formée pour Perfectionnements à la construction des chaudières pour le chauffage direct. la Société dite : BRAVO CORPORATION Pennsylvanie Dravo Bulding, 300 Penn Avenue, Pittsburgh 22,/Etats-Unis d'A-
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Conven-b ioi7-c76"i!EcTi-e-i7:7-gfat s -Unis mérique. n de dépôt 425.582 du b Janvier 1942 -
L'invention a pour objet des chaudières plus particulièrement destinées à être utilisées dans des installa-,tions de chauffage de locaux industriels, ,du type généralement connu sous le nom de " chaudières pour chauffage direct ".
Ces chaudières comportent une double paroi. La chaleur est produite dans la chambre intérieure en y brûlant un combustible approprié(généralement du gaz ou de l'huile) et, à travers les parois de cette chambre, la chaleur est transmise à l'air qui se divise en divers courant balayant l'in-
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tervalle entre les parois. Les chaudières de ce type sont très utiles lorsque l'on n'a pas de vapeur à sa disposition.
Elles sont principalement utilisées dans les installations industrielles, les grands garages, les hanga.rs, etc. On peut, bien entendu, les utiliser partout ailleurs. Il est désirable que : l'appareil puisse être soit suspendu, soit supporté par en-dessous ; il occupe sur l,e sol une surface relative- ment faible ; il puisse donner un bon rendement en fonc- tionnant soit à l'huile, soit au gaz ;il soit, à l'usage, sûr et commode. Une chaudière de ce type est décrite dans le brevet délivré aux Etats-Unis le 26 Avril 1938 sous le n 2.115.057, au nom de Harold C. ANDERSON.
La présente invention a pour objet des perfectionnements dans la construction de ces appareils ayant pour résultat une augmentation du rendement, un accroissement de la durée, et une diminution de l'espaça occupée
Sur les dessins annexés, la figure 1 est une élévation d'une chaudière au gaz, suivant l'invention et la figure II est une vue de la même chaudière en bout.
Dans ces deux vues, des parties des parois sont arrachées de manière à montrer les organes internes en élévation et en coupe.
La figure III est une coupe partielle de la chaudière dans le sens horizontal par le plan III-III figure I.
La figure IV est une section transversale par leplan IV-IV figure III. ,
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La figure V est une vue partielle montrant en perspective la manière dont les parois latérales de la chambre intérieure de la chaudière, formées de tôles ondulées, sont placées bord à bord et prêtes à être assemblées par soudure à un fer cornière disposé entre leurs bords. Le fer cornière est représenté partiellement dans la position qu'il occupe avant d'être avancé longitudinalement entre les bords au contact des tôles ondulées.
La figure VI est une vue à grande échelle et en coupe ; elle montre les tôles ondulées et le fer cornière assemblés.
La figure VII est une vue analogue de profil.
La figure VIII est une vue analogue à la figure VII du même assemblage, après que les ailes du fer cornière ont été découpées selon le contour des bords des tôles ondulées.
La figure IX est une vue analogue à la figure I, montrant l'invention appliquée à une chaudière destinée à être suspendue par exemple à un toit ou à un plafond et à envoyer un courant d'air chaud vers le bas.
En se référant tout d'abord à la chaudière représentée sur les figures I à IV, on constate que cet appa- reil est destiné à reposer sur le sol. Il est à double paroi.
La paroi intérieure est formée essentiellement de deux tôles ondulées 1 de forte épaisseur, galbées de manière à former deux cuvettes réunies par leur bord, comme on le voit sur les figures II et IV. Cette chambre de chauffage est disposée dans la position horizontale représentée sur les dessins, avec
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les bords des cuvettes dans un plan vertical commun.
Les lignes d'assemblage des tôles de la chambre de chauffage peuvent être avantageusement constituées à la manière représentée sur les figures V à VIII. Les tôles sont coupées carrées ou à peu près ; deux longueurs de L'or cornière 2 sont mises en place (en haut et en bas) et, sur les ailes, sont soudées les tôles lelong deleurs bords découpées. Après cette liaison, il est bon de découper les parties des ailes des fers cornièrcs qui se trouvent en face des creux des ondulations (voir figure VII et VIII) en lais- sant ainsi ces creux libres. La chambre de chauffage est fermée par des fonds 3 en tôle d'acier complétant une chambre en acier soudée étanche.
La manière dont on réunit les bords voisins des tôles ondulées est plus particulièrement décrite dans le brevet déposé le même jour au même nom pour " Chau- dière à chauffage direct ".
La paroi extérieure ou enveloppe est faite en forte tôle d'acier. Comme on le voit figure I, trois panneaux soudés ensemble forment les côtés 4 de l'enveloppe et, sur ces bords, cet ensemblepeut être réuni de manière amovible mais étanche avec les extrémités 5 et avec un support. A son sommet, cet ensemble porte les bouches d'air chaud 6. L'ensemble 4 peut être démonté et enlevé pour accéder à l'intérieur.
L'enveloppeest supportée par un socle 7.
Sur ce socle, les extrémités 5 de l'enveloppe sont montées à demeure et, sur ce socle (de même qu'aux extrémités 5) la carapace 4 est fixée de manière'amovible. Dans le socle
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sont des prises d'air 8 et des ventilateurs 9 actionnés par un moteur 10. Les ventilateurs aspirent l'air à travers les prises d'air et l'envoient, en courant ascendant, à travers l'espace laissé libre entre l'enveloppe externe et les parois de la chambre de chauffe, puis, de là, à travers les bouches.
On remarquera que la chambre de chauffage disposée à l'intérieur de l'enveloppe oblige le courant d'air envoyé par le ventilateur à se diviser en deux branches de faible épaisseur' s'étalant sur les surfaces de la chambre de chauf- fage et permet ensuite à ces branches de se réunir avant de sortir par les bouches 6. Les parois de la chambre de chauf- fage sont munies extérieurement de plaques déflectrices 11, du type décrit et représenté dans le brevet ANDERSON précité, pour diriger les filets d'air de manière qu'ils reçoivent plus efficacement la chaleur des parois. Le courant d'air ascendant enveloppe aussi les parois extrêmes de la chambre de chauf fage.
A travers une des extrémités 5 de l'enveloppe et à travers l'extrémité voisine 3 de la chambre de chauffage passe un brûleur 12. Il suffit de savoir que ce brûleur permet d'envoyer longitudinalement un jet de flammes dans la chambre de combustion. Ce peut être la flamme du gaz. A l'intérieur de l'enveloppe, à l'extérieur de,.la chambre de chauffage, et en amont de cette chambre (par rapport au sens du trajet de l'air) se trouve une batterie de tubes, généralement en acier, de disposition appropriée aux échanges thermiques. Sur les dessins ces tubes sont au nombre de huit, symétriquement dis- posés par rapport au plan axial vertical et longitudinal de la chaudière.
La chambre de chauffage est reliée à ces tubes à une extrémité et, à leur autre extrémité, un aspirateur 14
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aspire les gaz.
L'invention a pour objet des perfectionnements dans la forme et dans la construction d'une chaudière com- portant les caractéristiques générales précitées. On décrira d'abord le revêtement 15 à l'intérieur de la chambre de chauffage.
Le brevet ANDERSON mentionné plus haut montre un foyer en forme d'auge, en briques réfractaires, construit à l'intérieur et dans la partie inférieure de la chambre de chauffage. Un brûleur disposé dans une ouverture de la tête de la chambre de chauffage envoie longitudinalement un jet de flamme dans ce foyer. Entre la surface externe d.u foyer et la surface interne de la chambre de chauffage sont ména- gés d'étroits passages à travers lesquels les gaz de la combustion quittant la chambre de chauffage sont aspirés vers le bas par le ventilateur !il. Le foyer d'Anderson remplit trois fonctions.
Il constitue en premier lieu un élément d'absorption et de radiation de chaleur destiné à provoquer et à intensifier la combustion du combustible ; comme il est en briques réfractaires, il empêche le trajet de la chaleur depuis la surface interne fortement chauffée du foyer jusqu'au gaz froids qui se trouvent à l'extérieur ; enfin il sert à limiter les passages des gaz chauds et à enfermer le. coûtant sortant (le gaz chauds, de sorte qu'ils balaient la surface interne de la chambre de chauffage dans la région dans laquelle le courant d'air commence à passer sur la surface extérieure de la paroi de la chambre de
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chauffage.
Dans la chaudière suivant la présente invention, les passages de sortie entre le foyer et la paroi de la chambre de chauffage sont supprimées et, à leur place, les gaz sortant vont de la chambre de chauffage dans la batterie de tubes 18.
C'est sur la surface externe de.ces tubes que passe le courant , d'air. C'est à ces tubes que les gaz sortant cèdent leur der- nière partie de chaleur et c'est de ces tubes que l'air arri- vant reçoit son premier accroissement de température. Comme il n'est plus nécessaire de prévoir des passages entre le foyer et la paroi de la chambre de chauffage, il n'est plus nécessaire d'avoir une maçonnerie relativement épaisse et capable de se soutenir par elle-même, non plus que de faire usage de briques isolantes. Au. lieu de cela on prévoit un revêtement approprié pour absorber et radier la chaleur, obtenu en étalant une matière plastique réfractaire sous forme de revêtement immé- diatement sur la surface interne des parois ondulées de la chambre de chauffage. Ce revêtement durcit in situ.
C'est un revêtement continu qui s'étend sur la surface interne des parois de la chambre de chauffage, sur toute la partie infé- rieure de cette chambre. Il favorise la combustion ; il protège les parois de. cette chambre là où la flamme est le plus intense ; il conduit et radio la chaleur aux parois métallique 1. qu'il recouvre et qui le surplombent, après quoi ces parois fournissent à leur tour de la chaleur à l'air qui les balaye.
Il n'est ni nécessaire,ni même désirable, de constituer le revêtement 15 par un réfractaire très isolent.
Le premier but du revêtement est en effet d'activer la com-
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bustion du courant de combustible et de protéger les parois métalliques de la chambre de chauffage là où la flamme est la plus active. Inévitablement, ce revêtement radio de la . chaleur vers le haut, vers les parois supérieures non revêtues de la chambre de chauffage ; inévitablement le revêtement réfractaire est conducteur de la chaleur à un degré apprécia- ble, de sorte que la chaleur pénètre dans la paroi de la chambre de chauffage, même là ou cette paroi est ainsi re- vêtue. Un revêtement relativement mince d'un réfractaire de faible pouvoir isolant thermique suffit pour lebut indiqué.
Outre cela, la pénétration de la chaleur à, travers la paroi enduite de réfractaire n'est pas indésirable ; elle est au contraire désirable. En fait le revêtement qui est utilisé avec entière satisfaction est en un matériau qui, en conduc- tibilité thermique, dépasse trois fois la brique réfractaire de l'ancienne chaudière mentionnée plus haut et dont l'épais- suer est égale à un tiers de celle des parois de l'ancien foyer. foyer. Un tel revêtement peut être obtenu et on le trouvera sous bien des rapports supérieur au foyer de maçon- nerie conforme au brevet U.S.A. mentionné.
En cc qui concerne les dimensions de la chambre de chauffage le résultat net de la modificationdécrite est qu'une chambre de chauffage de 70 cm de large donnera un débit d'air chaud équivalent à celui d'une chambre de 100cm de large construite suivant l'ancien modèle. Ceci veut dire que la largeur hors tout de l'appareil tout entier peut être
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réduite de 30cm et logée dans un espace sur le plancher pas plus grand que celui-ci d'un radiateur à vapeur donnant le même débit d'air et entraînant la même consommation d'énergie électrique.
Cette modification dans la construction du foyer donne lieu à une économie, non seulement en volume total, mais également en poids et en prix de revient. En fait, cette économie est égale à la dépense résultant des tubes de réchauffage (tubes 13) ajoutés. De sorte que, malgré l'accrois- sement du prix en matière première et en main-d'oeuvre, il est possible d'obtenir la nouvelle chaudière sensiblement au même prix que l'ancienne, tout en fournissant un article supérieur.
Un autre grand avantage qui résulte de l'utilisation de revêtement réfractaire plastique pour la chambre de chauffage réside dans le fait que le revêtement peut être posé pendant la fabrication de la chaudière, celle- ci pouvant ainsi être expédiée avec le revêtement déjà en place.
Un foyer revêtu d'un revêtement réfractaire plastique de poids relativement faible a en outre l'avantage que la quantité de chaleur emmagasinée à son intérieur est faible. Dans l'ancienne chaudière, la quantité de chaleur emmagasinée dans le foyer était si grande que lorsque l'on éteignait le brûleur, il fallait continuer à faire tourner les ventilateurs de circulation d'air pendant longtemps, ce qui correspondait à une dépense inutile d'énergie. Dans
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la nouvelle chaudïèrep les ventilateurs et le brûleur peuvent être mis au repos en même temps, sans danger de surchauffe des parois métalliques.
En conséquence de cette diminution, de largeur sans diminution de capacité, la chambre de chauffage peut être plus efficacement mise en forme delignes de cou- rant. Cette chambre est,ainsi qu'on l'a dit,prolongée vers le bas et vers le haut en bords aigus (figure II et IV) et l'on a trouvé que, même avec ]'addition des tubes 13, un moteur 5HP fournit un débit d'air qui, avecl'ancienne chau- dière, nécessitait un moteur de 7,5 HP. A ce sujet c'est la première fois qu'une chaudière pour chauffage direct posée sur le sol peut être alimentée avec une consommation réduite d'énergie électrique et rendue tout à fait comparable à un radiateur à, vapeur d'égale capacité.
En raison de l'amincissement en forma de lignées de courant du bord supérieur de la chambre de chauffage on peut corriger un défaut inhérent à l'ancienne chaudière : la surchauffe en ce point. La formation d'un point chaud est empêchée dans la nouvellechaudière perfectionnée à. la fois par l'éloignement de cette partie de ]'appareil (le sommet de la chambre de chauffage) à plus grande distance de la flamme et par le balayage plus efficace par le courant d'air de chaque centimètre de la surface externe de la paroi de la chambre.
Les tubes de préchauffage 13 disposés l'extérieur de la chambre de chauffage sont plus efficaces
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que les conduits de l'ancienne chaudière par ce que les parois de ces tubes constituent des surfaces d'échange de température sur tout leur pourtout circulaire.
De préférence, des plaques en forme de spirale sont d.isposées dans les tubes (dispositif connu en lui-même) de manière à obliger le courant de gaz chauds qui circule dans le tube à balayer mieux la surface de ce tube.
Bien entendu, les tubes peuvent être rendus accessibles pour permettre de les nettoyer.
10 Un autre perfectionnement dans la forme et la construction de la chaudière est la manière dont les gaz sortent de la chambre de chauffage. La comparaison des figures
I et III montre que les gaz passent de la chambre de chauffage aux tubes 13 (ici au nombre de huit) à travers plusieurs ori- 15 fices formés dans la paroi de la chambre et disposés suivant un groupe très étalé près de l'extrémité de la chambre dans laquelle est le brûleur. A cet effet, le revêtement 15 de matière réfractaire, conformé pendant qu'il est à l'état plas- tique est, à cette extrémité de la chambre de chauffage, rendu 20 conique vers l'intérieur et vers le brûleur en s'écartant de la paroi de la chambre. Cette partie conique 150 du revêtement réfractaire limite avec la paroi de la chambre de chauffage un espace 151.
Dans cet espace, sont disposées les entrées des tubes et les gaz qui s'échappent arrivent dans cet espace pour 25 accéder aux tubes.
Il est avantageux que la sortie des gaz chauds de la chambre de combustion ait lieu vers le bas à travers les parois latérales, vers les tubes 13, comme on le voit figure I,
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plutôt qu'à travers la paroi extrême ou à travers la tête de la chambre de chauffage, et ceci pour plusieurs raisons.
D'abord on voit figure I qu'il existe un espace sur la paroi extrême 5 de droite et au-dessous du brûleur 12 sur lequel le tableau de commande du moteur peut être placé. Dans les chaudières d'autres modèles, il n'existe pas d'emplacement convenable sur la paroi extrême et il a fallu monter le tableau de commande sur la paroi latérale de l'enveloppe.
Cette disposition devient parfois gênante parce que le côté sur lequel se trouve le tableau peut être celui qui, dans l'installation, est tourné vers l'un des murs de la construc- tion. En second lieu, il est avantageux que letableau puisse être fixé sur la paroi extrême , à la fois parce queles connexions électriques sont plus courtes et n'embarrassent pas et parce que la largeur hors tout de l'appareil n'est en aucun cas accrue par ce moyen.
Un avantage supplémentaire résulte du fait qu'un seul coude dans les tubes 13 suffit à amener les gaz qui sortent en direction voulue pour sortir par l'extrémitéoppo- sée gauche de l'appareil. Si l'orifice de sortie était disposé dans l'extrémité droite de la chambre de chauffage, il. serait nécessaire que les gaz fassent trois coudesà angle droit avant de pénétrer dans les tubes.
Un autre avantage qui résulte de cette dispo- sition de la sortie des gaz chauds vers les tubes représentée figure I plutôt que, comme on l'a proposé, à travers la paroi extrême de la chambre de chauffage réside' dans le fait que
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l'espace entre la paroi extrême 3 de la chambre de chauffage et l'enveloppe extérieure 5 est laissé libre à son extrémité droite pour la circulation de l'air venant des ventilateurs qui se trouvent au-dessous.
Un dernier avantage est que les tubes sont entièrement contenus dans l'enveloppe. Les gaz, lorsqu'ils quittent la chambre de chauffage, sont très chauds ; et si, en ce point, les parois renfermant les gaz étaient acces- sibles, les personnes qui les toucheraient par inadvertance pourraient se brûler;. De tels accidents sont impossibles avec la disposition suivant l'invention.
La répartition de la sortie des gaz entre un grand nombre d'ouvertures séparées percées dans la paroi de la chambre de chauffage (huit ouvertures dans cet exemple) a pour effet d'éviter la concentration de la chaleur et la - production d'une zone chaude dans la paroi de' la chambre de chauffage à l'endroit où les gaz en sortent.
A l'intérieur de la chambre de chauffage et près de l'extrémité opposée au brûleur 12, uneparoi 170 en maçonnerie est placée transversalement au jet de flammes. Cette paroi peut être faite de toute manière con- venable . De préférence, elle est constituée par une paroi de briques réfractaires construite après coup. Comme on le voit figure III, elle a une section en V, placée symétrique- ment, le sommet de l'angle étant disposé dans le plan axial vertical de l'appareil, et rentrant par rapport au sens droite à gauche de la flamme. L'angle peut être de l'ordre de 125 .
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Dans la chaudière gaz représentée fieras I à IV le brûleur 12 projette la flammo longitudinalement et dans l'axe du foyer ou de la partie inférieure do la chambre do chauffage revêtue de réfractaire. Le jet de la flamme qui frappe la paroi 170 remonte, se retourne à la partie sapé- rieure de la chambre de chauffage et, s'étalant latéralement et bifurquant, descend (de part et d'autre du jet sortant du brûleur). vers l'espace formé entre l'extrémité cônique du revêtement et les parois métalliques de la chambre de chauffage (figures I à III)
De cet espace, les gaz chauds s'échappent ,
travers les tubes 13. Le trajet de la flamme est indiqué par les flèches de la figure I. En cours de fonctionnement, les gaz passent au sortir du tube 13 à une température d'envi- ron 200 à 250 C. c'est-à-dire que la température est tou- jours très supérieure au point de rosée et qu'aucune corro.- sion ne peut se produire.
On remarquera que, lorsque la chaudière figure I fonctionne, le courant des gaz du foyer est inversé à l'intérieur de la chambre de combustion, en traversant deux fois la longueur de la chambre, avant de pénétrer dans les orifices d'entrée des tubes qui servent à réchauffer préalablement l'air à son arrivée et que, par suite, l'effi- cacité des surfaces d'échange thermique à travers les parois de la chambre est accrue.
Sur la figure IX on a représenté un appareil suivant l'invention disposé peur être suspendu, par exemple
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au toit d'un atelier. Les ventilateurs propulseurs d'air 19 sont placés au-dessus de la chambre de chauffage et les bouches dé sortie 20 sont disposées au-dessous de cette chambre. L'air circule verticalement vers le bas. Les tubes de préchauffage 21 sont disposés dans le courant d'air du côté amont de la chambre de chauffage 22. Le foyer qui consiste en un mince revêtement 23 réfractaire appliqué in situ, pendant qu'il est ennore plastique, est disposé, comme dans les appareils des figures I à V, dans la partie inférieure de la' chambre de chauffage et s'étend d'un bout à l'autre de cette chambre. Comme on le voit, la chaudière est équipée avec un. brûleur à huile.
La paroi 24 s'élève à l'intérieur du foyer près de l'extrémité de la chambre de chauffage opposée à celle dans laquelle pénètre le brûleur 25. Dans ce cas, la paroi transversale'a une forme en V avec l'angle rentrant dirigé vers la flamme et les tubes 21 s'ouvrent dans¯les parois latérales de la chambre de chauffage en forme de cuvettes, dans la partie supérieure, et près de l'extrémité à partir de laquelle jaillit la flamme. Le trajet du courant des gaz de la flamme est indiqué par les flèches.
La figure IX montre en outre que, à la place d'une des bouches 20 ou de toutes ces bouches, une tuyauterie 26 peut amener l'air chaud à tout endroit voulu.
Quoique l'on ait indiqué que le brûleur de la figure I est un brûleur à gaz et que celui de la figure IX est un brûleur à huile, il doit être entendu que la chaudière' suivant l'une ou l'autre de ces réalisations peut être une
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chaudière fonctionnant avec un brûleur quelconque convenable et un combustiblequelconque convenable.
L'appareil fonctionna à la manière connue : lacourant des gaz de la flamme jaillit du brûleur monté d.ans une des têtes de la chambre de combustion ; il circule à travers cette chambre, la combustion se complète, et les gaz chauds traversent des tubes de préchauffage sous l'action d'un ventilateur. Les parois de la chambre de chauffage et des tubes sont chauffées et le courant d'air qui balaye ces surfaces chaudes s'échauffe et sort à la. température voulue.
Ainsi qu'on l'a expliqué, on évite ainsi une concentration. locale .de la chaleur et on réalise une chaudière plus satis- faisante.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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filed in support of an application for a PATENT OF INVENTION Formed for Improvements in the construction of boilers for direct heating. the Company called: BRAVO CORPORATION Pennsylvania Dravo Bulding, 300 Penn Avenue, Pittsburgh 22, / USA A-
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Conven-b ioi7-c76 "i! EcTi-e-i7: 7-gfat United States of America. Filing No. 425.582 of January b, 1942 -
The subject of the invention is boilers more particularly intended for use in installations for heating industrial premises, of the type generally known under the name of “boilers for direct heating”.
These boilers have a double wall. Heat is produced in the inner chamber by burning a suitable fuel there (usually gas or oil) and, through the walls of this chamber, heat is transmitted to the air which splits into various streams sweeping the 'in
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tervalle between the walls. Boilers of this type are very useful when there is no steam available.
They are mainly used in industrial facilities, large garages, hanga.rs, etc. You can, of course, use them everywhere else. It is desirable that: the apparatus can be either suspended or supported from below; it occupies a relatively small surface on the ground; it can give good efficiency by running either on oil or gas, and it is, in use, safe and convenient. A boiler of this type is described in the patent issued in the United States on April 26, 1938 under the number 2,115,057, in the name of Harold C. ANDERSON.
The present invention relates to improvements in the construction of such apparatus resulting in an increase in efficiency, an increase in life, and a decrease in space occupied.
In the accompanying drawings, Figure 1 is an elevation of a gas boiler, according to the invention and Figure II is an end view of the same boiler.
In these two views, parts of the walls are broken away so as to show the internal members in elevation and in section.
Figure III is a partial section of the boiler in the horizontal direction by the plane III-III figure I.
Figure IV is a cross section through plan IV-IV Figure III. ,
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FIG. V is a partial view showing in perspective how the side walls of the interior chamber of the boiler, formed of corrugated sheets, are placed edge to edge and ready to be assembled by welding to an angle iron arranged between their edges. The angle iron is shown partially in the position it occupies before being advanced longitudinally between the edges in contact with the corrugated sheets.
Figure VI is an enlarged view in section; it shows the corrugated sheets and the angle iron assembled.
Figure VII is a similar profile view.
Figure VIII is a view similar to Figure VII of the same assembly, after the flanges of the angle iron have been cut along the contour of the edges of the corrugated sheets.
FIG. IX is a view similar to FIG. I, showing the invention applied to a boiler intended to be suspended for example from a roof or from a ceiling and to send a current of hot air downwards.
Referring first of all to the boiler shown in Figures I to IV, it will be seen that this apparatus is intended to rest on the ground. It is double-walled.
The inner wall is formed essentially of two corrugated sheets 1 of great thickness, curved so as to form two bowls joined by their edge, as can be seen in Figures II and IV. This heating chamber is arranged in the horizontal position shown in the drawings, with
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the edges of the cuvettes in a common vertical plane.
The lines for assembling the sheets of the heating chamber can advantageously be formed in the manner shown in Figures V to VIII. The sheets are cut square or roughly; two lengths of gold angle iron 2 are put in place (top and bottom) and, on the wings, the sheets are welded along their cut edges. After this connection, it is advisable to cut the parts of the wings of the angle irons which are located in front of the hollows of the corrugations (see figures VII and VIII), thus leaving these hollows free. The heating chamber is closed by bottom 3 made of sheet steel completing a sealed welded steel chamber.
The way in which the neighboring edges of the corrugated sheets are brought together is more particularly described in the patent filed the same day with the same name for "Directly heated boiler".
The outer wall or envelope is made of strong sheet steel. As can be seen in FIG. I, three panels welded together form the sides 4 of the casing and, on these edges, this assembly can be assembled in a removable but sealed manner with the ends 5 and with a support. At its top, this assembly carries the hot air vents 6. The assembly 4 can be disassembled and removed to access the interior.
The enclosure is supported by a base 7.
On this base, the ends 5 of the casing are permanently mounted and, on this base (as well as at the ends 5) the shell 4 is fixed in a removable manner. In the plinth
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are air intakes 8 and fans 9 driven by a motor 10. The fans draw air through the air intakes and send it, in an upward current, through the space left free between the casing external and the walls of the heating chamber, then, from there, through the vents.
It will be noted that the heating chamber disposed inside the casing forces the air current sent by the fan to divide into two thin branches' spreading over the surfaces of the heating chamber and then allows these branches to come together before leaving through the vents 6. The walls of the heating chamber are provided on the outside with deflector plates 11, of the type described and shown in the aforementioned ANDERSON patent, to direct the threads of air so that they receive heat from the walls more efficiently. The ascending air current also envelops the end walls of the heating chamber.
A burner 12 passes through one of the ends 5 of the casing and through the neighboring end 3 of the heating chamber. It suffices to know that this burner makes it possible to send a jet of flames longitudinally into the combustion chamber. It could be the gas flame. Inside the casing, outside the heating chamber, and upstream of this chamber (with respect to the direction of the air path) is a battery of tubes, generally made of steel, suitable for heat exchange. In the drawings these tubes are eight in number, symmetrically arranged with respect to the vertical and longitudinal axial plane of the boiler.
The heating chamber is connected to these tubes at one end and, at their other end, a vacuum cleaner 14
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sucks in gas.
The object of the invention is to improve the shape and construction of a boiler comprising the aforementioned general characteristics. The coating 15 inside the heating chamber will first be described.
The ANDERSON patent mentioned above shows a trough-shaped hearth, made of refractory bricks, built inside and in the lower part of the heating chamber. A burner arranged in an opening in the head of the heating chamber sends a jet of flame longitudinally into this fireplace. Between the outer surface of the fireplace and the inner surface of the heating chamber are formed narrow passages through which the combustion gases leaving the heating chamber are drawn down by the fan! The Anderson hearth serves three functions.
It constitutes in the first place an element of absorption and radiation of heat intended to cause and to intensify the combustion of the fuel; as it is made of refractory bricks, it prevents the path of heat from the strongly heated internal surface of the hearth to the cold gases which are outside; finally it serves to limit the passage of hot gases and to enclose the. outgoing cost (the hot gases, so that they sweep the internal surface of the heating chamber in the region in which the air stream begins to pass over the outer surface of the chamber wall
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heater.
In the boiler according to the present invention, the outlet passages between the hearth and the wall of the heating chamber are eliminated and, in their place, the exiting gases go from the heating chamber into the bank of tubes 18.
It is on the outer surface of these tubes that the current of air passes. It is to these tubes that the exiting gases give up their last part of heat and it is from these tubes that the incoming air receives its first increase in temperature. As it is no longer necessary to provide passages between the hearth and the wall of the heating chamber, it is no longer necessary to have a relatively thick masonry capable of supporting itself, nor of make use of insulating bricks. At. instead there is provided a suitable coating for absorbing and radiating heat, obtained by spreading a refractory plastic material as a coating immediately on the inner surface of the corrugated walls of the heating chamber. This coating hardens in situ.
It is a continuous coating which extends over the internal surface of the walls of the heating chamber, over the entire lower part of this chamber. It promotes combustion; it protects the walls of. this room where the flame is most intense; it conducts and radiates heat to the metal walls 1. which it covers and which overhang it, after which these walls in turn supply heat to the air which sweeps them.
It is neither necessary nor even desirable to provide the liner 15 with a highly insulating refractory.
The first purpose of the coating is indeed to activate the com-
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busting the fuel flow and protecting the metal walls of the heating chamber where the flame is most active. Inevitably, this radio coating of the. heat upwards to the uncoated upper walls of the heating chamber; inevitably the refractory lining is a heat conductor to an appreciable degree, so that the heat penetrates into the wall of the heating chamber, even where that wall is so lined. A relatively thin coating of a low heat insulating refractory is sufficient for the stated purpose.
Besides this, the penetration of heat through the refractory coated wall is not undesirable; on the contrary, it is desirable. In fact, the coating which is used with complete satisfaction is of a material which, in thermal conduc- tivity, exceeds three times the refractory brick of the old boiler mentioned above and whose thickness is equal to one third of that. walls of the old fireplace. hearth. Such a coating can be obtained and will be found in many ways superior to the masonry hearth according to the mentioned U.S. patent.
Regarding the dimensions of the heating chamber the net result of the modification described is that a 70 cm wide heating chamber will give a hot air flow equivalent to that of a 100 cm wide chamber constructed according to the 'old model. This means that the overall width of the entire device can be
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reduced by 30cm and housed in a space on the floor no larger than the floor of a steam radiator giving the same air flow and causing the same consumption of electrical energy.
This modification in the construction of the hearth results in a saving, not only in total volume, but also in weight and cost price. In fact, this saving is equal to the expense resulting from the added reheating tubes (tubes 13). So that, despite the increase in the cost of raw material and labor, it is possible to obtain the new boiler at substantially the same price as the old one, while providing a superior item.
Another great advantage which results from the use of plastic refractory lining for the heating chamber is that the lining can be laid during manufacture of the boiler so that the boiler can be shipped with the lining already in place.
A fireplace lined with a relatively light weight plastic refractory lining has the further advantage that the amount of heat stored therein is small. In the old boiler, the amount of heat stored in the firebox was so great that when the burner was turned off, the air circulation fans had to be kept running for a long time, which was an unnecessary expense of 'energy. In
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the new boiler, the fans and the burner can be put to rest at the same time, without danger of overheating the metal walls.
As a result of this decrease in width without decrease in capacity, the heating chamber can be more efficiently shaped into current lines. This chamber is, as has been said, extended downwards and upwards at the sharp edges (Figures II and IV) and it has been found that, even with the addition of the tubes 13, a 5HP motor provides air flow which, with the old boiler, required a 7.5 HP motor. In this regard, it is the first time that a boiler for direct heating placed on the floor can be supplied with reduced consumption of electrical energy and made completely comparable to a steam radiator of equal capacity.
Due to the thinning in the form of current lines of the upper edge of the heating chamber, a defect inherent in the old boiler can be corrected: the overheating at this point. The formation of a hot spot is prevented in the new improved boiler. both by moving this part of the apparatus (the top of the heating chamber) further away from the flame and by the more efficient sweeping by the current of air every centimeter of the outer surface of the flame. bedroom wall.
The preheating tubes 13 arranged outside the heating chamber are more efficient
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that the ducts of the old boiler by the fact that the walls of these tubes constitute temperature exchange surfaces over their entire circular circumference.
Preferably, spiral-shaped plates are arranged in the tubes (a device known per se) so as to force the current of hot gases which circulate in the tube to better sweep the surface of this tube.
Of course, the tubes can be made accessible to allow cleaning.
Another improvement in the shape and construction of the boiler is the manner in which the gases exit the heating chamber. Comparison of figures
I and III show that the gases pass from the heating chamber to the tubes 13 (here eight in number) through several orifices formed in the wall of the chamber and arranged in a widely spread group near the end of the chamber. the chamber in which the burner is. For this purpose the coating 15 of refractory material, shaped while in the plastic state is, at this end of the heating chamber, made conical inwardly and towards the burner by moving away. from the chamber wall. This conical part 150 of the refractory lining limits a space 151 with the wall of the heating chamber.
In this space are arranged the inlets of the tubes and the escaping gases enter this space to access the tubes.
It is advantageous that the exit of the hot gases from the combustion chamber takes place downwards through the side walls, towards the tubes 13, as seen in figure I,
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rather than through the end wall or through the head of the heating chamber, for several reasons.
First we see in Figure I that there is a space on the end wall 5 on the right and below the burner 12 on which the engine control panel can be placed. In boilers of other models, there is no suitable location on the end wall and the control panel had to be mounted on the side wall of the enclosure.
This arrangement sometimes becomes awkward because the side on which the painting is located may be the one which, in the installation, faces one of the walls of the building. Secondly, it is advantageous that the board can be fixed to the end wall, both because the electrical connections are shorter and do not embarrass and because the overall width of the apparatus is in no way increased. by this way.
An additional advantage results from the fact that only one bend in the tubes 13 is sufficient to bring the gases which exit in the desired direction to exit through the opposite left end of the apparatus. If the outlet port was located in the right end of the heating chamber, it. The gases would need to make three right-angled bends before entering the tubes.
Another advantage which results from this arrangement of the outlet of the hot gases to the tubes shown in FIG. 1 rather than, as has been proposed, through the end wall of the heating chamber is that
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the space between the end wall 3 of the heating chamber and the outer casing 5 is left free at its right end for the circulation of air from the fans which are located below.
A final advantage is that the tubes are completely contained in the envelope. The gases, when they leave the heating chamber, are very hot; and if, at this point, the walls containing the gases were accessible, persons who inadvertently touch them could burn themselves ;. Such accidents are impossible with the arrangement according to the invention.
Distributing the gas outlet between a large number of separate openings pierced in the wall of the heating chamber (eight openings in this example) has the effect of avoiding the concentration of heat and the production of a zone. hot in the wall of the heating chamber where the gases come out.
Inside the heating chamber and near the end opposite the burner 12, a masonry wall 170 is placed transversely to the flame jet. This wall can be made in any suitable way. Preferably, it consists of a wall of refractory bricks built after the fact. As can be seen in FIG. III, it has a V-shaped section, placed symmetrically, the apex of the angle being arranged in the vertical axial plane of the apparatus, and entering with respect to the right-to-left direction of the flame. The angle can be of the order of 125.
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In the gas boiler shown in lines I to IV, the burner 12 projects the flame longitudinally and in the axis of the hearth or of the lower part of the heating chamber lined with refractory. The jet of the flame which strikes the wall 170 rises, returns to the sapient part of the heating chamber and, spreading laterally and branching off, descends (on either side of the jet exiting the burner). towards the space formed between the conical end of the coating and the metal walls of the heating chamber (figures I to III)
From this space, hot gases escape,
through the tubes 13. The path of the flame is indicated by the arrows in figure I. During operation, the gases pass out of the tube 13 at a temperature of around 200 to 250 C. that is, that is, the temperature is always much higher than the dew point and no corrosion can occur.
It will be noted that, when the boiler in figure I is operating, the flow of gas from the fireplace is reversed inside the combustion chamber, crossing twice the length of the chamber, before entering the inlet openings of the tubes. which serve to preheat the air on its arrival and that, consequently, the efficiency of the heat exchange surfaces through the walls of the chamber is increased.
In Figure IX there is shown an apparatus according to the invention arranged to be suspended, for example
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on the roof of a workshop. The air propellant fans 19 are placed above the heating chamber and the outlet openings 20 are arranged below this chamber. The air flows vertically downwards. The preheating tubes 21 are arranged in the air stream on the upstream side of the heating chamber 22. The hearth which consists of a thin refractory coating 23 applied in situ, while still plastic, is arranged, as in the devices of Figures I to V, in the lower part of the 'heating chamber and extends from one end of this chamber to the other. As can be seen, the boiler is equipped with a. oil burner.
The wall 24 rises inside the fireplace near the end of the heating chamber opposite to that into which the burner 25 enters. In this case, the transverse wall has a V-shape with the nip point. directed towards the flame and the tubes 21 open into the side walls of the bowl-shaped heating chamber, at the top, and near the end from which the flame emerges. The path of the gas stream of the flame is indicated by the arrows.
Figure IX further shows that instead of one or all of the vents 20, a pipe 26 can bring hot air to any desired location.
Although it has been indicated that the burner of figure I is a gas burner and that that of figure IX is an oil burner, it should be understood that the boiler 'according to one or other of these embodiments maybe a
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boiler operating with any suitable burner and any suitable fuel.
The apparatus worked in the known manner: the gas stream of the flame spurted out from the burner mounted in one of the heads of the combustion chamber; it circulates through this chamber, combustion is completed, and the hot gases pass through the preheating tubes under the action of a fan. The walls of the heating chamber and tubes are heated and the air stream which sweeps over these hot surfaces heats up and exits. desired temperature.
As has been explained, a concentration is thus avoided. local heat and a more satisfactory boiler is produced.
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