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PERFECTIONNEMENTS AUX CHAUDIERES AQUATUBULAIRES.
Dans les chaudières aquatubulaires,, à faisceau faiblement incli- né, la circulation de l'eau et de l'émulsion eau et vapeur est limitée, pour la bonne tenue du matériel, par le fait que les tubes directement exposés au rayonnement du foyer et appelés "tubes coup de feu" sont assemblés, comme les autres tubes du faisceau vaporisateur, perpendiculairement aux collec- teurs verticaux ou inclinés, qui assurent la liaison entre les ballons d'eau et de vapeur et le faisceau.
La présente invention a pour objet un ensemble de perfectionne- ments propres à améliorer largement la circulation de l'eau et de la vapeur dans l'ensemble des éléments tubulaires, à augmenter le taux de vaporisation unitaire moyen de la chaudière et à permettre le remplacement individuel des tubes de raccordement entre collecteur arrière et débourbeur.
Ces perfectionnements peuvent s'appliquer à la construction de chaudières aquatubulaires de types devenus classiques comprenant un corps transversal ou longitudinal raccordé par des tubes à un faisceau vaporisateur constitué essentiellement par des tubes faiblement inclinés montés sur des collecteurs ondulés ou droits, perpendiculaires ou faiblement inclinés par rapport à ces tubes.
Suivant la présente invention, l'amélioration de la circulation est obtenue en séparant nettement les tubes de coup dé feu des tubes du fais- ceau normal. Les tubes coup de feu sont raccordés par une courbe à la par- tie inférieure des collecteurs avant, ce qui, étant donné la grande vitesse de circulation dans ces tubes, engendre, dans les collecteurs, un courant ascendant à grande vitesse qui, agissant par aspiration (effet de trompe) sur les tubes perpendiculaires aux collecteurs augmente dans ces tubes la
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vitesse de circulation, sans nuire à leur tenue normale puisque, les tubes de coup de feu étant placés, très clarsemés, dans le courant gazeux du foyer absorbent une part importante de la chaleur produite par celui-ci.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 montre en coupe verticale un faisceau tubulaire muni des perfectionnements objet de la présente invention.
La fig. 2 est une coupe transversale de ce faisceau faite sui- vant la ligne II-II de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont, à échelle agrandie, des coupes faites sui- vant les lignes III-III et IV-IV respectivement de la fig. 1.
Les fig. 5 et 6 sont des coupes verticales faites suivant deux plans à 90 l'un de l'autre et montrant le raccordement d'un tube coup de feu avec le collecteur avant.
La fig. 7 est une vue en coupe faite suivant la ligne VII-VII de la fig. 1 et montrant la disposition des tubes de raccordement prévus en- tre le débourbeur et le collecteur arrière.
La fig. 8 est une coupe verticale faite suivant la ligne VIII- VIII de la fig. 7.
Suivant un premier perfectionnement objet de l'invention, il est prévu de monter au-dessous de chaque faisceau tubulaire 1, un groupe de tu- bes vaporisateurs ou tubes de coup de feu tels que 2 et 3 (fig. 1). Ces tu- bes, qui sont répartis en quinconce ainsi qu'on le voit à la fig. 2, sont disposés à une distance relativement importante du faisceau ; sont ali- mentés par le débourbeur 4 et se raccordent au collecteur avant 5 en faisant avec l'axe longitudinal de celui-ci un angle / de valeur relativement fai- ble et pratiquement inférieur à 30 .
Cette disposition offre les avantages suivants : a) permettre une alimentation particulièrement active des tubes coup de feu 2 et 3 par suite de l'accroissement de la charge statique; b) présenter en pleine chambre de combustion des tubes 2 et 3 qui bénéficient, presque sur toute leur longueur, du plus large rayonnement et reçoivent le contact intime des gaz chauds dont la vitesse est encore fai- ble à cet endroit; c) ménager le dégagement de l'émulsion eau-vapeur sans perte de charge appréciable grâce à la faible inclinaison de l'axe d'arrivée des tubes 2 et 3 sur l'axe général du collecteur 5;
d) accélérer la circulation dans les tubes droits du faisceau 1, par suite du courant ascensionnel intense qui est créé dans le collecteur avant 5 par le dégagement des tubes coup de feu 2 et 3 et qui agit par entraî- nement sur les filets liquides et gazeux en provenance des tubes droits par effet de trompe.
Un second perfectionnement objet de l'invention se rapporte à la disposition d'une chicane métallique hermétique 6 pouvant jouer et se di- later indépendamment du faisceau, laissant libre la presque totalité des tu- bes coup de feu et séparant la chambre de combustion des parcours secondai- res des gaz.
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Les chicanes utilisées jusqu'ici pour répondre à de tels be- soins étaient constituées essentiellement par des éléments de.briques réfrac- taires supportés par les tubes inférieurs.
Cette manière de faire présentait les inconvénientssuivants : - surcharger des tubes soumis par ailleurs à un travail mécani- que intense par suite des grosses différences de température subies ; - soustraire au contact des gaz du foyer une surface appréciable des tubes coup de feu, surface d'ailleurs particulièrement intéressante à cause de sa situation ; - manquer d'étanchéité par suite des déformations souvent très importantes que subissent les tubes porteurso
Suivant la présente invention, la chicane 6 est constituée par des éléments métalliques ou panneaux 7 (fige 1 et 3) facilement interchangea- bles car ils sont de faible largeur et assemblés entre eux par leurs rebords ainsi que montré en 8.
A leur partie avant les éléments 7 sont conformés de manière constituer une paroi verticale 9 et à cet endroit ils sont complétés par un revêtement protecteur 10 en béton réfractaire maintenu en place par des ancrages appropriés constitués par exemple par des fers à T 11 fixés aux éléments métalliques 7 (fig.4).
La chicane 6 est supportée, d'une part, à l'avant par un sommier 12 fixé aux murs latéraux de la chaudière et, d'autre part, à l'arrière par une sorte de traverse 13 constituée par des briques intercalées entre les tu- bes 2 et 3, l'ensemble de ces briques reposant, à la manière habituelle, sur le mur d'autel 14. Une pièce métallique 15 en forme de cornière, dont l'aile verticale est traversée par les tubes 2 et 3, et qui est encastrée dans les murs latéraux de la chaudière, retient les éléments 7 dont l'extrémité vient s'appliquer librement dans une sorte de logement 16 prévu sur la face supé- rieure des briques 130
Le sommier 12 précité est avantageusement le sommier supportant la cloison la prévue pour assurer le chicanage des gaz dans le faisceau 1, cette cloison étant réalisée, ainsi qu'il est connu,
par des briques de forme 1b placées entre les tubes du faisceau 1 au fur et à mesure du montage de ceux-ci. Une cloison est complétée par un écran le. constitué par des briques montées en pendentif entre les tubes de la rangée inférieure du faisceau.
Les avantages de cette réalisation sont les suivants : a) supprimer toute contrainte sur les tubes coup de feu 2 et 3; b) dégager complètement ceux-ci sur presque toute leur longueur; c) conserver une étanchéité parfaite malgré les déformations des- dits tubes coup de feu.
Un troisième perfectionnement objet de l'invention porte sur la forme des tubes 17 raccordant le collecteur arrière 18 au débourbeur 4.
D'une manière classique, ces tubes sont des éléments droits.
Au-delà d'une certaine longueur fonction des collecteurs ou du débourbeur, ils ne peuvent se mettre en place séparément car la tolérance d'usinage des portées de mandrinage ne permet pas un déboîtement suffisant pour enfiler le tube de biaiso
Pour remplacer un seul tube, il faut donc nécessairement couper tout l'ensemble des tubes et descendre le débourbeur.
Pour remédier à cet inconvénient et conformément à l'invention,
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chacun des tubes 17 est contre-coudé, ainsi qu'on le voit en particulier à la fig. 8. La distance d est choisie inférieure à la distance D (fig.
7 et 8) de manière à permettre le pivotement du tube 17 autour de l'axe x-x de sa partie inférieure engagée dans le débourbeur 4 et cela sans risque de venir buter contre le tube 7 voisin.
Dans ces conditions, la mise en place de l'un quelconque des tubes 17 a lieu très simplement de la façon suivante :
Le tube 17 étant orienté ainsi que montré en traits mixtes en 17a, on engage son extrémité inférieure dans le trou prévu à cet effet sur le tube 4. Le tube 17 étant suffisamment enfoncé dans le tube 4 pour que son extrémité supérieure soit à un niveau inférieur par rapport au niveau de la face inférieure du collecteur 18, on fait tourner de 1800 le tube 17 pour amener son extrémité supérieure dans l'axe de l'orifice 19 du collecteur et, par une translation, on fait pénétrer cette extrémité dans ledit orifice 19. Le tube 17 est mis en place et il est fixé ensuite à la manière habituel- le par mandrinage.
Le retrait d'un tube 17 a lieu évidemment par une suite de manoeu- vres inverses de celles décrites ci-dessus.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être apportées aux modes de réalisation ci-dessus décrits, notamment par substitution d'é- quivalents techniques, sans pour cela sortir du cadre de la présente inventi on.
REVENDICATIONS
1. Chaudière aquatubulaire caractérisée en ce que les tubes direc- tement exposés au rayonnement du foyer et appelés tubes coup de feu, sont nettement séparés des tubes du faisceau normal; ils sont disposés en dessous de celui-ci et à une distance relativement grande des tubes inférieurs dudit faisceau.
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IMPROVEMENTS TO AQUATUBULAR BOILERS.
In aquatubular boilers, with a slightly inclined beam, the circulation of water and of the water and steam emulsion is limited, for the good resistance of the equipment, by the fact that the tubes directly exposed to the radiation of the hearth and Called "shot tubes" are assembled, like the other tubes of the vaporizer bundle, perpendicular to the vertical or inclined collectors, which ensure the connection between the water and steam balloons and the bundle.
The object of the present invention is a set of improvements capable of greatly improving the circulation of water and of steam in all the tubular elements, of increasing the average unit vaporization rate of the boiler and of allowing replacement. individual connection tubes between rear manifold and sludge trap.
These improvements can be applied to the construction of aquatubular boilers of types which have become conventional comprising a transverse or longitudinal body connected by tubes to a vaporizer bundle consisting essentially of slightly inclined tubes mounted on corrugated or straight collectors, perpendicular or slightly inclined by compared to these tubes.
In accordance with the present invention, the improvement in circulation is achieved by clearly separating the blasting tubes from the tubes of the normal bundle. The gunshot tubes are connected by a curve to the lower part of the front collectors, which, given the high speed of circulation in these tubes, generates, in the collectors, a high speed upward current which, acting by suction (suction effect) on the tubes perpendicular to the collectors increases in these tubes the
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circulation speed, without affecting their normal behavior since, the gunshot tubes being placed, very sparse, in the gas stream of the hearth absorb a large part of the heat produced by it.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawing and from the text forming, of course, part of said invention. .
Fig. 1 shows in vertical section a tube bundle provided with the improvements which are the subject of the present invention.
Fig. 2 is a cross section of this bundle taken along the line II-II of FIG. 1.
Figs. 3 and 4 are, on an enlarged scale, sections taken along lines III-III and IV-IV respectively of FIG. 1.
Figs. 5 and 6 are vertical sections taken along two planes at 90 to each other and showing the connection of a shot tube with the front manifold.
Fig. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 1 and showing the arrangement of the connection tubes provided between the sludge trap and the rear manifold.
Fig. 8 is a vertical section taken along the line VIII-VIII of FIG. 7.
According to a first improvement which is the subject of the invention, provision is made to mount below each tube bundle 1, a group of vaporizer tubes or shot tubes such as 2 and 3 (FIG. 1). These tubes, which are staggered as seen in FIG. 2, are arranged at a relatively large distance from the beam; are fed by the sludge trap 4 and are connected to the front collector 5 making with the longitudinal axis thereof an angle / of relatively low value and practically less than 30.
This arrangement offers the following advantages: a) allowing a particularly active supply of the shot tubes 2 and 3 as a result of the increase in the static load; b) present in the full combustion chamber tubes 2 and 3 which benefit, almost over their entire length, from the widest radiation and receive the intimate contact of the hot gases, the speed of which is still low at this point; c) to spare the release of the water-vapor emulsion without appreciable pressure drop thanks to the slight inclination of the inlet axis of the tubes 2 and 3 on the general axis of the collector 5;
d) accelerate the circulation in the straight tubes of bundle 1, as a result of the intense upward current which is created in the front collector 5 by the release of the shot tubes 2 and 3 and which acts by entrainment on the liquid threads and gas coming from the straight tubes by the effect of the horn.
A second improvement which is the subject of the invention relates to the provision of a hermetic metal baffle 6 which can play and expand independently of the bundle, leaving almost all of the fire tubes free and separating the combustion chamber from the tubes. secondary gas path.
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The baffles heretofore used to meet such needs have consisted essentially of refractory brick elements supported by the lower tubes.
This way of proceeding had the following drawbacks: overloading tubes which were also subjected to intense mechanical work as a result of the large temperature differences undergone; - remove from contact with the gases of the hearth an appreciable surface of the shot tubes, a surface moreover particularly interesting because of its location; - lack of sealing due to the often very significant deformations to which the supporting tubes undergo
According to the present invention, the baffle 6 is formed by metal elements or panels 7 (pins 1 and 3) which are easily interchangeable because they are of small width and assembled together by their edges as shown at 8.
At their front part, the elements 7 are shaped so as to constitute a vertical wall 9 and at this point they are completed by a protective coating 10 of refractory concrete held in place by suitable anchors constituted for example by T-irons 11 fixed to the elements. metal 7 (fig. 4).
The baffle 6 is supported, on the one hand, at the front by a base 12 fixed to the side walls of the boiler and, on the other hand, at the rear by a sort of cross member 13 formed by bricks interposed between the tubes 2 and 3, all of these bricks resting, in the usual way, on the altar wall 14. A metal piece 15 in the form of an angle bar, the vertical wing of which is crossed by the tubes 2 and 3 , and which is embedded in the side walls of the boiler, retains the elements 7, the end of which comes to rest freely in a sort of housing 16 provided on the upper face of the bricks 130
The aforementioned box spring 12 is advantageously the box spring supporting the partition 1a provided to ensure the baffling of the gases in the bundle 1, this partition being produced, as is known,
by form bricks 1b placed between the tubes of the bundle 1 as they are assembled. A partition is completed by a screen le. consisting of bricks mounted as a pendant between the tubes of the lower row of the beam.
The advantages of this embodiment are as follows: a) eliminating any stress on the shot tubes 2 and 3; b) completely clear these over almost their entire length; c) maintain a perfect seal despite the deformations of the said shot tubes.
A third improvement which is the subject of the invention relates to the shape of the tubes 17 connecting the rear manifold 18 to the sludge trap 4.
Conventionally, these tubes are straight elements.
Beyond a certain length depending on the collectors or the sludge trap, they cannot be put in place separately because the machining tolerance of the spindle seats does not allow sufficient dislocation to thread the bias tube.
To replace a single tube, it is therefore necessary to cut all the tubes together and lower the sludge trap.
To remedy this drawback and in accordance with the invention,
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each of the tubes 17 is bent, as can be seen in particular in FIG. 8. The distance d is chosen less than the distance D (fig.
7 and 8) so as to allow the tube 17 to pivot around the x-x axis of its lower part engaged in the sludge trap 4 and this without the risk of coming into abutment against the neighboring tube 7.
Under these conditions, the installation of any one of the tubes 17 takes place very simply as follows:
The tube 17 being oriented as shown in phantom at 17a, its lower end is engaged in the hole provided for this purpose on the tube 4. The tube 17 being sufficiently inserted in the tube 4 so that its upper end is at a level. lower than the level of the lower face of the collector 18, the tube 17 is rotated by 1800 to bring its upper end into the axis of the orifice 19 of the collector and, by a translation, this end is made to penetrate into said orifice 19. The tube 17 is put in place and it is then fixed in the usual way by mandrelling.
The withdrawal of a tube 17 obviously takes place by a series of maneuvers opposite to those described above.
It goes without saying that modifications of detail can be made to the embodiments described above, in particular by substitution of technical equivalents, without thereby departing from the scope of the present invention.
CLAIMS
1. Aquatubular boiler characterized in that the tubes directly exposed to the radiation of the hearth and called shot tubes, are clearly separated from the tubes of the normal bundle; they are arranged below the latter and at a relatively large distance from the lower tubes of said bundle.