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La présente invention est relative aux chaudières à élé- ments tubulaires, dans lesquelles les parois du foyer et des con- duits à fumée sont formés par des tubes de même diamètre disposés verticalement sur les fondations, le foyer étant recouvert par des tubes de même diamètre. Dans les chaudières connues de ce type, la grille se trouve à l'intérieur d'un espace formé par les éléments de la chaudière et divise celui-ci, dans la plupart des cas, en un foyer et une chambre à cendres. Avec une combustion inférieure, une partie de cet espace sert également à former une cheminée @ rem- plissage.
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L'inconvénient grave de'ces modes de construction connus réside en ce qu'une faible partie'seulement des tubes formant les parois du foyer, de la chambre à cendres et de la cheminée ou con- '. que duit de remplissage est frappée par les gaz chauds et/ces tubes ne contribuent que peu à l'échauffment.
Le principe essentiel de l'invention consiste à augmenter, @ par des mesures appropriées, la surface de chauffe efficace des tu- bes formant les parois du foyer autant que possible et à établir le foyer suivant les mêmes principes qui sont mis à profit pour la construction des chaudières rayonnantes usuelles en maçonnerie.
Suivant l'invention, pour la mise en pratique de ce principe, le système de combustion, tel que la grille, le brûleur, etc., est disposé dans les fondations de la chaudière,et les tubes formant les parois et le plafond ou voûte du foyer, ainsi que les.parois des conduits à fumée,sont précédés par des tubes à eau de plus.pe- tit diamètre.
Grâce à la disposition du système de combustion dans les fondations, le foyer tout entier est agrandi, de telle sorte que les tubes formant les parois du foyer sont soumis dans leur totali- té aux gaz de combustion chauds. L'on connaît bien une chaudière à tubes cylindrique, dans laquelle un brûleur est disposé dans les fondations, mais cet agencement n'est pas encore apparu dans des chaudières à éléments tubulaires. L'on considérait nettement que l'avantage de la chaudière à éléments, à savoir qu'elle peut être réglée avec précision en grandeur et puissance par le choix du nombre d'éléments, était compromis par le déplacement du système de combustion dans les fondations.
En effet, si dans les chaudières à éléments connues le nombre des éléments est modifié, la surface de grille est modifiée dans la même proportion, car le plus souvent chaque élément de chaudière participe à la construction de la sur- face de grille. Avec un système de combustion disposé dans les fon- dations, l'on ne peut pas aussi facilement adapter le foyer à toute modification dû-nombre des éléments de chaudière. Il a bien été
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considéré, dans de nombreux cas, pour les systèmes de combustion antérieurs, que cela suffisait, de telle sorte qu'il ne.fallait que modifier les dimensions des fondations, mais cependant il peut également être nécessaire de reconstruire le système de combustion.
Etant donné qu'il est relativement peu fréquent de devoir agrandir ou diminuer ultérieurement la chaudière existante, cette complica- tion peut être acceptée. Les frais supplémentaires entraînés par l'agencement suivant l'invention sont compensés par l'économie en produits en acier coûteux, rendue possible par la meilleure utili- sation des tubes formant le foyer.
L'agencement de tubes à eau dans le foyer est connu pour les chaudières à éléments tubulaires, mais cependant, suivant l'in vention, ces tubes à eau sont placés devant les tubes formant les parois et la voûte du foyer, .c'est-à-dire qu'ils s'étendent à une faible distance et approximativement parallèlement à ceux-ci. Il est ainsi possible d'utiliser largement la précieuse chaleur de rayonnement.
Grâce aux dispositions suivant l'invention, la puissance de la chaudière est fortement augmentée, sans que les éléments de la chaudière doivent être agrandis.
Une forme de réalisation particulièrement avantageuse est obtenue lorsque la liaison supérieure des conduits à fumée formés par l'assemblage des éléments de la chaudière est constituée utile- ment par un rétrécissement par endroits des tubes formant les parois des conduits à fumée,et la liaison inférieure de deux conduits à fumée,par un canal dans les fondations, ce qui donne la possibilité de rendre ce canal amovible, ce qui facilite nettement le nettoyage et la surveillance de la chaudière.
La soudure d'ailettes ou barrettes sur les tubes de grand diamètre sert également à augmenter la surface de chauffe efficace.
Auparavent, les éléments de chaudières tubulaires étaient posés cô- te à côte, ce qui entrainait des inconvénients. Tout d'abord, les
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lignes de soudure formées lors de la soudure des sections de tubes individuelles et faisant saillie sur la surface des tubes, empê- chent de serrer étroitement les éléments de la chaudière l'un con- tre l'autre, de telle sorte que les gaz de fumée ne parcourent pas la chaudière de la façon envisagée, mais au contraire s'échappent partiellement, par le plus court chemin, dans la cheminée, avant qu'ils n'aient suffisamment abandonné leur chaleur.
D'autre part, il se dépose, aux points de contact des tubes d'éléments adjacents de la chaudière, de la suie et des cendres volantes, qui recou- vrent rapidement à peu près un tiers de la surface des tubes et rendent difficile l'échange calorifique des gaz de fumée à l'inté- rieur. Grâce à l'agencement suivant l'invention d'ailettes ou bar- rettes, connues dans les chaudières à éléments qui ne sont pas en- tièrement composées de tubes,: l'on empêche non seulement la dimi- nution de la surface de chauffe par dépôt de suie, mais en outre l'on facilite fortement le nettoyage de ces surfaces de chauffe ou même en général le rend possible pour la première fois.
Comme système de chauffe, l'on envisage avant tout un système mécanique, tel qu'un :système de chauffe à huile, au gaz, à projection, à poussière de charbon ou à grille mobile.
L'invention est également relative à certaines formes de construction des éléments de chaudière et de la chaudière.
D'autres détails et particularités de l'invention ressor- tiront de la' description ci-après de quelques exemples de réalisa- tion, donnés à titre non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe d'une chaudière avec le système de combustion à grille disposé perpendiculairement à l'axe de la chaudière.
La figure 2 est une vue d'un détail de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe partielle suivant la ligne III-III de la figure 1.
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La figure 4 est une vue en coupe'partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 1.
La figure 5 est une vue en élévation d'un élément d'une chaudière d'un autre type.
La figure 6 est une vue en coupe partielle d'une chaudiè- re d'un troisième type, perpendiculairement à son axe.
La figure 7 est une vue en élévation d'un élément d'une chaudière d'un quatrième type.
La figure 8 est une vue en élévation d'un élément d'une chaudière d'un cinquième type.
La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8.
Chacun des éléments de chaudière, dans la forme de réa- lisation de la figure 1, présente plusieurs tubes de grande sec- tion 1 à 5, formant des chambres à eau,et parmi lesquels les tubes 1,3 et 5 s'étendent sur la hauteur totale de l'élément., et les tu- bes 2 et 4 sont rétrécis vers le haut, car ils se prolongent par des tubes 6 et 7 de plus faible diamètre. Les tubes 4 et 5 forment des parties de la paroi du foyer 8, qui est recouvert par des tubes 9.Chacun de ces tubes 9 forme une pièce avec.le tube 5. Devant ces tubes 4, 5 et 9 sont disposés des tubes d'eau 10, 11, de plus petit diamètre,qui s'étendent approximativement parallèlement aux parois et à la voûte du foyer 8. Ils partent de l'extrémité inférieure des tubes 4 et 5 et débouchent au-dessus dans le tube 9.
Les tubes 1 à 4,constituant les chambres à eau forment les parois de trois conduits à fumée. Entre ces tubes 1 à 4 sont prévus, en dessous et au-dessus, des tubes transversaux 12 à 17 de diamètre moyen qui, à l'exception du tube 12, relient entre eux les tubes de chambres à eau adjacents.
Dans chaque conduit à gaz sont disposés des tubes verticaux le,de diamètre moyen, qui débou chent en haut et en bas dans les tubes transversaux 12 à 17, quatre de ces tubes d'eau 18 étant prévus dans le premier conduit à fumée adjacent au foyer 8, trois dans le suivant et deux dans le dernier',
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Des- éléments, de oBaudière présentent six. pi:eces- de, rac-- cord@19. Chaque élément de chaudière est.raccordée par les deux piè- ces supérieures médianes, à uns tuyau général 20 pour L'arrivée, par les deux pièces supérieures- latérales, à deux tubes répartiteurs.la- téraux 21 du retour et par les deux pièces;
inférieures latérales, à des tuyaux de liaison extérieurs 19a. Les tubes 19a sont munis de soupapes de nettoyage.
Afin d'obtenir une bonne circulation d'eau dans la chau-. dière, l'on a prévu dans le tube 12 une paroi 22, qui ferme ce tube 12 jusqu'à une petite ouverture de passage 23, servant à purger les tubes 1 et 18 du dernier conduit de fumée, et oblige l'eau de re- tour entrante (ou dans les chaudières à vapeur l'eau d'alimenta- tion) à circuler vers le bas dans le tube 1 et les deux tubes 18, qui sont reliés au tube 12,et donc à parvenir dans la zoné plus chaude des deux autres conduits à fumée.
Afin de pouvoir relier mécaniquement les éléments de la chaudière, ceux-ci sont munis de brides extérieures 24. Les brides d'éléments voisins de la chaudière sont serrées l'une sur l'autre non au moyen de vis/représentées. En outre, deux tirants 25 sont pré- vus, qui traversent les tubes 4 dans le sens de l'axe de la chau- dière et sont ancrés sur les premier et dernier éléments de la chau- dière. Aux endroits où les tirants 25 traversent les tubes 4, de courtes pièces tubulaires 26 sont soudées dans les tubes 4, les fa- ces frontales de ces pièces tubulaires venant se rencontrer bout à bout.
Afin d'assurer un rapprochement étroit des éléments de chaudière et de rendre la surface de chauffe efficace aussi grande que possible, les tubes 1 à 5 et le tube 9 sont munis de barreaux 27 (figure 4) dont la hauteur "h" est juste assez grande pour que le barreau soit encore suffisamment refroidi par l'eau du tube cor- respondant et ne soit pas carbonisé.
La chaudière repose sur des fondations 20, qui sont mu-
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nies d'un système de combustion, d'un canal*29,constituant la liai- son des premier et deuxième conduits de fumée,et d'un canal d'éva- cuation de fumée 30. Dans la plupart des cas, l'on prévoit un sys- tème de combustion mécanique, par exemple à l'huile, au gaz, à pro- jection, à la poussière de charbon ou à grille mobile. L'on a re- présenté à la figure 1 une grille mobile 31 de type connu.
La chaudière suivant l'invention peut subir de nombreuses modifications pour l'adapter aux divers buts d'utilisation. Ainsi, par exemple, chaque élément de chaudière peut être divisé et les parties des éléments peuvent être reliées entre elles par des moyens de serrage extérieurs. Suivant la figure 1, les tubes des conduits à fumée et de la'paroi interne extérieure forment un demi-élément, ceux de la paroi extérieure du foyer et de la voûte du foyer l'au- tre demi-élément. Les deux éléments se rencontrent en 32 avec les tubes 9 et 33 bout à bout. Suivant que les tubes 9 et 33 sont ou- verts en leurs points de rencontre ou qu'ils sont fermés de façon mis étanche en 32/par des disques soudés, la chaudière présente une cir- culation d'eau ou deux circulations séparées.
Les demi-éléments sont assemblés par des vis de serrage (non représentées) venant en con- tact avec les deux brides 24 se trouvant de part et d'autre du point de rencontre 32.
Les demi- éléments de chaudière peuvent cependant égale- ment être réalisés symétriquement.
Si la chaudière est utilisée comme chaudière à vapeur, le tuyau général 20 est remplacé par un tambour à vapeur, dont 1 'agencement et la liaison avec le système de chaudière sont re- présentés à la figure 6.
Afin d'éviter, dans des chaudières avec de hautes tempé- ratures de vapeur ou d'eau, de grandes tensions internes dans les tubes par suite des variations de longueur produites par la tempé- rature, les tubes 6, 7, 10 et 18 peuvent présenter des replis 34 en tant que coudes de compensation (figure 5), qui peuvent absor- ber les variations de longueur des tubes correspondants. Les tubes
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12 des deuxième et troisième conduits à fumée peuvent alors être rétrécis dans la zone des replis et les tubes 18 du premier conduit. à fumée peuvent être des tubes de plus petit! diamètre, afin de maintenir- les tensions de dilatation, aussi faibles que possible.
L'élément de chaudière représenté à la figure 5 est d'une pièce, mais il peut cependant également être réalisé divisé. Par suite du repli des tubes, les deux tubes 18 du dernier-conduit de fumée débouchent dans le tube 1. Afin d'obtenir la circulation d'eau décrite ci-avant, aucune liaison ne peut exister, dans cette forme de réalisation, entre le tube 1 et le tube 12. Ceci est obte- se nu grâce au fait que la paroi du tube 1/continue lisse à l'endroit 35. Un passage d'évacuation ne doit pas être prévu.
L'utilisation de la chaudière comme chaudière à vapeur est représentée à la figure 6. Au-dessus de la chaudière est dispo- sé un tambour à vapeur 36, dans lequel débouchent des conduites de liaison 37 venant des deux pièces de raccord supérieures médianes 19 de chaque demi-élément de chaudière. Le tambour à vapeur fait quelque peu saillie, à l'avant et à l'arrière, au-dessus de la chau- dière et est muni en ces endroits d'un tuyau de descente 38. Cha- cun de ces deux tuyaux de descente débouche dans un tuyau de liai- son 39, qui relie les tubes répartiteurs 21 entre eux devant et der- rière la chaudière.
Si l'on a besoin de vapeur surchauffée, l'on dispose en- tre les deux tubes de chambres à eau 3 et 4 un autre tube transver- sal 40,reliant ces deux tubes, dans leur tiers supérieur,et dans le- quel débouchent les quatre tubes le du premier conduit à fumée. De cette façon, il existe dans le premier conduit à fumée un espace libre, dans lequel est introduit un surchauffeur. Celui-ci est constitué par deux tubes 41, qui s'étendent dans le sens longitu- dinal de la chaudière et entre lesquels sont placés des tubes 42 de.petit diamètre,en doubles boucles. Les extrémités des tubes 42 dé- bouchent dans les tubes 41. La vapeur pénètre par le tube 41 infé- rieur, est surchauffée dans les tubes 42 et sort dans le tube 41
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supérieur.
Afin d'obtenir une sollicitation uniforme des -tubes à eau disposés dans le foyer, l'on peut prévoir des plaques de re- couvrement 4.3, en matériau réfractaire (figure 7);qui reposent sur . les replis de chaque tube à eau 10, qui sont pl.a ces devant les tubes à eau 4,de grand diamètre,formant la paroi intérieure du foyer. Au lieu de plaques de recouvrement, l'on peut également pré- voir de.plier les extrémités supérieures 44 de ces tubes à eau 4 et les faire pénétrer dans le foyer, venant ainsi au voisinage im- médiat des barreaux 27.
Afin de mieux utiliser la chaleur rayonnan- te, il est avantageux de déplacer latéralement l'un par rapport à l'autre les tubes à eau 10, 11, de petit diamètre, qui sont placés devant les tubes à eau 4, 5)de grand diamètre,formant les parois du foyer, comme représenté à la figure 9.
L'invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites. Afin de les adapter aux divers buts d'utili- sation, les caractéristiques individuelles des chaudières décrites peuvent être combinées d'autres façons que celles décrites.
REVENDICATIONS
1. Chaudière à éléments tubulaires divisée transversale- ment, en particulier pour hautes pressions, dans laquelle les parois du foyer et des conduits à fumée sont formées par des tubes verti- caux disposés verticalement sur les fondations et ayant même diamè- tre, le foyer étant recouvert par des tubes de ce même diamètre, caractérisée en ce que le système de combustion, tel que grille, brûleur, etc., est disposé dans les fondations de la chaudière, des tubes à eau de petit diamètre étant placés devant les tubes formant les parois et la voûte du foyer ainsi que les parois des conduits à fumée.