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Perfectionnements aux foyers.
Cette invention se rapporte aux foyers et particulière- ment aux foyers d'installations de chauffage de fluide du genre comportant une paroi de foyer à tubes de circulation raccordés à leurs extrémités inférieures à un collecteur disposé à proximité d'une grille de foyer.
Dans les appareils de chauffage de fluide pour généra- teurs de vapeur, il est courant d'employer des foyers à grille pourvus de parois latérales à refroidissement par circulation de fluide où des rangées de tubes conducteurs de fluide verticaux sont raccordées à leurs extrémités inférieures à des collecteurs disposés en bordure de la grille, le liquide étant amené aux
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collecteurs en différents points de leurs longueurs. Ces collec- teurs sont nécessairement de section transversale relativement grande et pour des chaudières fonctionnant à des pressions de vaporisation élevées ils ont nécessairement des parois de forte épaisseur.
Lorsque des collecteurs à parois épaisses sont instal- lés en bordure d'une grille, des fissures se produisent fréquem- ment sous l'action de la chaleur dans les surfaces des collec- teurs directement exposées au lit de combustible en ignition, quelquefois déjà après une durée de service limitée. Ceci est dû au gradient de température élevé à travers la paroi épaisse du collecteur, qui provoque une surchauffe du métal de la paroi.
Cet effet est accentué lorsque le foyer fonctionne avec tirage forcé, comme conséquence des hautes températures engendrées, et particulièrement lorsqu'il se forme des cheminées de soufflage dans des parties minces de la couche de combustible et que des zones localisées de chaleur intense sont ainsi créées. Le risque de détérioration des métaux à proximité de la zone d'ignition est ordinairement accru lorsqu'on emploie des charbons gras.
Cela étant, un but de l'invention est de créer une installation de chauffage de fluide où la surface de la paroi du foyer refroidie par circulation de fluide puisse être directe- ment exposée à la couche de combustible en ignition sur une grille sans risque de détériorer le métal du dispositif de refroidisse- ment par fluide, quelle que soit la nature du combustible employé.
Plus précisément, un but de l'invention est d'établir des dispositifs avantageux pour éviter la surchauffe du métal d'un collecteur raccordé aux extrémités inférieures des tubes de parois du foyer et disposé à proximité de la grille de celui-ci.
La présente invention concerne un foyer comportant une paroi tubulaire, dont les tubes sont raccordés à leurs extrémités inférieures à un collecteur disposé à proximité d'une grille de foyer, caractérisé en ce qu'entre le collecteur et une région
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voisine de la chambre de combustion est établi un écran qui com- porte un système protecteur tubulaire dont la section transver- sale est faible par rapport à celle du collecteur, qui s'étend à proximité du collecteur dans une direction transversale par rapport aux tubes de la paroi, et qui est associé à un moyen d'y produire une circulation de fluide de refroidissement.
L'invention concerne aussi un foyer comportant une paroi tubulaire dont les tubes sont raccordés à leurs extrémités inférieures à un collecteur disposé à proximité d'une grille de foyer, caractérisé en ce qu'entre le collecteur et la chambre de combustion se trouve un écran comportant un système tubulaire horizontal de faible section transversale comparativement à celle du collecteur et monté dans un circuit à circulation naturelle qui comprend des tubes de descente menant au système d'écran tubulaire à une extrémité et des tubes partant et s'élevant du système d'écran tubulaire, à l'autre extrémité, et susceptibles d'être chaufféspar les gaz du foyer.
L'invention concerne en outre un foyer ayant une paroi composée de tubes raccordés à leurs extrémités inférieures à un collecteur disposé à proximité d'une grille de foyer, caractérisé en ce qu'un écran dont le système protecteur tubulaire est formé d'une série de tubes s'étendant côte à côte à des niveaux diffé- rents est situé en bordure de la grille et au-dessus du niveau de la surface supérieure adjacente de celle-ci entre la chambre de combustion et le collecteur, les tubes étant associés à un moyen d'y produire une circulation de fluide de refroidissement.
L'invention concerne encore un foyer dont les parois en regard comportent chacune des tubes raccordés à leurs extré- mités inférieures à un collecteur disposé à proximité d'un côté d'une grille mobile, caractérisé en ce qu'un écran comportant un système tubulaire formé d'une série de tubes s'étendant côte côte à des niveaux différents est situé de part et d'autre de
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la grille au-dessus du niveau de la surface supérieure de celle- ci entre Le collecteur adjacent et la chambre de combustion, et que chaque tube est monté dans un circuit à circulation naturelle d'un générateur de vapeur comportant une partie ascendante tubu- laire susceptible d'être chauffée par les gaz du foyer.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe verticale, partiellement en élévation de côté d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur à foyer mécanique comportant une forme d'exécution de l'invention;
Fig. 2 est une vue fragmentaire en élévation de face du groupe, partiellement en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1, à une plus grande échelle que celle-ci;
Fig. 3 est une vue fragmentaire, également à plus grande échelle que la Fig. 1, d'une paroi latérale, prise de l'intérieur de la chambre de combustion et montrant la construction à refroidissement par circulation de fluide, adjacente à la grille;
Figs. 4, 5 et 6 sont des vues de l'arrière, à une plus grande échelle encore, en coupes transversales respectivement suivant les lignes 4-4, 5-5, et 6-6 de la Fig. 3, et
Fig. 7 est une vue renversée, en plan d'un fragment du collecteur de la Fig. 3, à une échelle encore plus grande.
Le groupe générateur et surchauffeur de vapeur repré- senté sur la Fig. 1, comprend une chaudière à vapeur du type à tubes coudés dont la principale surface de chauffe par convection est formée par des faisceaux de tubes 12, 13, 14, établis entre un corps cylindrique de vapeur et d'eau supérieur 15 et un corps cylindrique collecteur de boues inférieur 16 auxquels ils sont raccordés et par un surchauffeur 17 pourvu de conduites d'arri- vée de vapeur 18 venant du corps cylindrique 15 et disposé en-
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tre le faisceau de tubes antérieur 12 et le faisceau de tubes intermédiaire 13.
Un foyer de chaudière à chargeur mécanique 19, dont la chambre de combustion 21 est disposée en avant du faisceau tubulaire antérieur 12, est pourvu de parois de délimitation re- froidies par circulation de fluide, comportant des parois laté- rales semblables 23, dont l'une seulement est représentée, une paroi avant 24, une paroi arrière 25 et un ciel 26.
Le char- geur mécanique comprend une grille à chaîne mobile 27, dont le brin supérieur 28 se déplace d'avant en arrière en travers du fond de la chambre de combustion 21 et reçoit le charbon ou autre combustible solide qui y est amené par un appareil de chargement mécanique 29 disposé à l'extérieur du foyer, à proximité de l'extrémité inférieure de sa paroi avant 24. L'air de combus- tion est refoulé sous pression d'une manière appropriée connue dans l'espace situé entre les brins supérieur et inférieur de la grille. Un élément de guidage 31 de la chaîne, ou une série de ces éléments, est disposé le long de chaque bord latéral du brin supérieur 28 et monté d'une manière connue sur la cons- truction de support de la grille.
Une trémie ou fosse de dé- charge des cendres 32 est aménagée en un endroit adjacent à l'extrémité arrière de la grille.
Les parois 23, 24 et 25 du foyer sont refroidies par des tubes de parois à circulation de fluide 23a, 24a. et 25a, respectivement, tandis que le ciel 26 est refroidi par les pro- longements supérieurs des tubes de refroidissement de la paroi avant 24a., et tous les tubes de refroidissement des parois du foyer sont raccordés suivant un système à circulation naturelle qui comprend les corps cylindriques 15 et 16 de la chaudière, d'une manière qui sera décrite plus complètement ci-après.
Une partie inférieure de la paroi avant 24 du foyer est inclinée de bas en haut, vers l'arrière, pour former une voûte d'allumage 34 au-dessus d'une partie antérieure du brin
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supérieur de la grille 27, tandis qu'une partie inférieure de la paroi arrière 25 du foyer est inclinée de bas en haut vers l'avant pour former une voûte 35 au-dessus d'une partie postérieure de ce brin, les voûtes 34 et 35 coopèrant pour délimiter un passage étranglé 36 offrant aux gaz une plus faible section de passage que les zones de combustion situées immédiatement au-dessus et au-dessous de cet étranglement.
Une paroi 37 s'étend de l'ex- trémité supérieure de la voûte arrière 35 au corps cylindrique inférieur 16 de la chaudière pour former une partie de paroi de délimitation extérieure de la chambre à tubes de la chaudière.
Les tubes 24a de la paroi avant sont raccordés à leurs extrémités inférieures à un collecteur 38 qui s'étend horizontale- ment au-dessus du brin supérieur de la grille 27 à une certaine distance de ce dernier à proximité de l'extrémité inférieure de la voûte d'allumage antérieure 34, les parties inférieures des tubes 24a s'étendant de bas en haut à proximité de la face in- terne de la voûte et leurs surfaces exposées étant protégées par une couche de matière réfractaire à la chaleur 39 qui y est appli- quée. Les extrémités supérieures des tubes 24a sont raccordées au corps cylindrique supérieur 15 de la chaudière.
Les tubes 25a de la paroi arrière sont raccordés à leurs extrémités inférieures à un collecteur 41 disposé en arrière de la grille 47, au-delà de la fosse à cendres 32, et s'étendant horizontalement à un niveau plus bas que le brin supérieur de la grille, le collecteur 41 étant relié par des tubes de descente 42 au corps cylindrique inférieur 16 de la chaudière. Les extré- mités supérieures des tubes 25a sont raccordées au corps cylin- drique supérieur 15 de la chaudière entre les raccords établis pour les tubes des faisceaux tubulaires 12 et 13.
Les parties inférieures des tubes 25a s'étendent de bas en haut le long de la face interne de la paroi arrière 25 du foyer, où elles sont directement exposées à la chaleur du foyer, tandis qu'au-dessus
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de la paroi 25, les parties intermédiaires 25b de ces tubes sont inclinées en arrière et de bas en haut pour supporter une chicane 43 qui délimite conjointement avec le ciel 26 un passage 45 à travers lequel les gaz de combustion sont amenés en contact avec les surfaces chauffées par convection de la chaudière et du sur- chauffeur.
Une chicane verticale 47, adjacente à la face avant du faisceau tubulaire 13 et constituant un prolongement supérieur de la chicane 43 se termine en un point situé à une certaine distance au-dessous du corps cylindrique supérieur 15 de la chaudière, pour délimiter une entrée des gaz dans l'espace con- tenant les faisceaux tubulaires 13 et 14, les gaz quittant cet espace par la sortie 48.
Dans chaque paroi latérale 23 un collecteur circulaire inférieur de paroi latérale 50 s'étend horizontalement à proxi- mité du brin supérieur 28 de la grille, les extrémités inférieures des tubes 23a de la paroi correspondante 23 y étant raccordées, de même que les tubes de descente 51 qui le relient au corps cylindrique inférieur 16 de la chaudière. Comme c'est indiqué sur la Fig. 3, les tubes de descente 51 sont raccordés à leurs extrémités inférieures au collecteur 50, en des points convenable- ment espacés le long de celui-ci. Les extrémités supérieures des tubes 23a de chaque paroi latérale 23 sont raccordées à un collecteur supérieur 52 relié par des raccords 53 au corps cylin- drique 15 de la chaudière.
Chaque collecteur 50 est supporté en certains points de sa longueur au moyen de pièces de support 56 et d'une pièce de support 54 montée sur une plaque 57 associée à la construction de support de la grille. Comme c'est représenté, la pièce 54, à proximité de l'extrémité postérieure de chaque collecteur 50, présente la forme d'une plaque rectangulaire située dans le plan vertical de l'axe central du collecteur et dont le bord
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supérieur est fixé par des soudures 58 au collecteur tandis que son bord inférieur est fixé par des soudures 59 à la plaque 57.
Chaque pièce 56 comporte, comme c'est représenté, une plaque de base rectangulaire 6l conjointement avec des plaques verticales solidaires 62 et 63 disposées perpendiculairement entre elles, la partie ou plaque 62 étant disposée longitudinalement par rap- port au collecteur 50 dans le plan vertical de l'axe central de ce dernier et son bord supérieur rectiligne y étant fixé par des soudures 64 tandis que la plaque ou partie plate 63 s'étend trans- versalement au collecteur et présente un bord supérieur arqué se conformant au contour circulaire du collecteur auquel elle est fixée par des soudures 65. La plaque de base 61 est montée de manière à pouvoir coulisser sur la plaque 57 entre des barres de guidage convenablement espacées 67 fixées d'une manière appro- priée, par des soudures 68, par exemple, à la plaque.
Par consé- quent, chaque pièce de support 56 est susceptible de se dépla- cer par rapport à la plaque 57 dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du collecteur 50. Chaque collecteur 50 peut ainsi se dilater librement vers l'avant à partir de son point de support fixe sur la pièce 54, près de l'extrémité arrière du collecteur.
Chaque collecteur inférieur de paroi latérale 50 est protégé contre la chaleur de la couche mobile de combustible en ignition sur la grille par un groupe de tubes 71 s'étendant lon- gitudinalement par rapport au collecteur près de la face adja- cente au foyer, les tubes 71 étant de diamètre relativement faible en comparaison de celui d'un collecteur 50, par exemple, dans un rapport de l'ordre de 1 : 3 environ. Dans chaque paroi latérale 23, les tubes protecteurs 71 du collecteur sont recti- lignes et parallèles entre eux sur la partie intermédiaire de leur longueur et sont aussi parallèles en cet endroit au col- lecteur 50 auquel chaque groupe est associé, ces parties recti-
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lignes dépassant aussi le collecteur 50 aux deux extrémités.
Les parties situées à l'extrémité arrière des tubes 71 sont coudées vers le bas et raccordées au collecteur de descente 41 de la paroi arrière, tandis que les parties situées à l'extrémité avant sont coudées vers le haut et raccordées au collecteur 38 des tubes de montée de la paroi avant. Ainsi raccordés, les tubes 71 reçoivent l'eau amenée par le collecteur transversal 41 et fonctionnent comme tubes d'admission d'eau du collecteur transversal antérieur 38, une circulation naturelle étant établie à travers les tubes 71 par la hauteur de charge résultant de la production de vapeur dans les tubes de refroidissement 24.2,de la paroi avant qui s'étendent du collecteur 38 au corps cylindrique de vapeur et d'eau 15.
Dans la disposition des tubes indiquée sur les Figs.
4, 5 et 6, le tube le plus bas de chaque groupe repose sur une corde d'amiante 72, ou son équivalent., introduite dans une rai- nure du bord supérieur du guide-chaîne 31. Chaque tube 71 est en contact avec le tube qui lui est immédiatement adjacent, tandis que le tube le plus haut se trouve en outre en contact avec le collecteur 50. Les tubes 71 sont maintenus en place à proximité du collecteur correspondant 50 au moyen de groupes de tirants 73.
Les tirants de chaque groupe sont recourbés latéralement à leurs extrémités extérieures, de manière à former des crochets, qui s'engagent dans des oeillets de traction 74 soudés aux tubes correspondants 71, tandis que les extrémités internes des tirants sont filetées pour recevoir des écrous et passent respectivement à travers des rainures 75 ménagées dans des cornières 76 d'un groupe, les cornières étant disposées en groupes espacés longitudi- nalement, comme c'est représenté sur la Fig. 3, les cornières de chaque groupe étant fixées au collecteur 50 dans des positions espacées longitudinalement et circonférentiellement.
L'extré- mité interne de chaque tirant ou boulon tendeur 73 est pourvue
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d'un écrou 78 portant sur une rondelle 79 qui est de préférence fixée par soudure à la cornière correspondante 76 lorsque le tube afférent 71 occupe la position voulue. L'extrémité re- courbée externe de chaque tirant ou boulon tendeur 73 peut être dirigée perpendiculairement au corps du tirant et être pourvue d'un écrou pour l'empêcher de se dégager de l'oeillet 74. Les tirants servent à maintenir les tubes 71 dans une position pré- déterminée parallèle à la face du collecteur de paroi latérale tournée vers le foyer, tout en permettant les déplacements rela- tifs entre les tubes et le collecteur par suite de différences dans leurs dilatations thermiques.
L'espace entre les tubes 71, le collecteur associé 50 et la plaque de support 57 est fermé du côté extérieur par une plaque 81 dont le bord supérieur recouvre une ou plusieurs barres 82, fixées au collecteur 50 et y est assujetti, l'espace ainsi enfermé étant rempli d'amiante meuble 83, ou autre matière ana- logue, pour former un joint empêchant l'échappement des gaz de combustion.
Si le remplacement d'un ou de plusieurs tubes 71 de- vient nécessaire, cette opération est beaucoup plus facile à ef- fectuer que le remplacement d'un collecteur 50. En même temps, le métal d'un tube à paroi relativement mince 71 est beaucoup moins sujet à se détériorer .par surchauffe que le métal d'un collecteur 50 qui ne serait pas protégé par un écran contre la chaleur de la chambre de combustion.
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