<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait à un échangeur de chaleur à éléments tubulaires, notamment pour chaudières à eau chaude et surchauffée.
Dans les.échangeurs de chaleur, et notamment dans les chaudières employées à la production d'eau chaude et surchauf- fée, l'introduction et la subdivision irrationnelle du liquide est cause de ce que la circulation se fasse à travers des chemins préférentiels et provoque des transmissions de cha- leur non uniformes; des hausses de pression non suivies par une correspondante augmentation uniforme de la température; des ruptures à cause de surchauffes locales et des corrosions des parois plus froides dues à des condensations de gaz de combustion, etc.
<Desc/Clms Page number 2>
Le dispositif selon la'présente invention obvie à ces inconvénients et est substantiellement caractérisé du fait qu'il comprend au moins un conduit d'arrivée du liquide d'ali- mentation et/ou de retour intérieur au collecteur supérieur et présente de'petits tronçons tubulaires pénétrant partielle - ment à l'intérieur des tubes de descente, qui ont un diamètre plus grand que le diamètre extérieur des tronçons, de sorte à empêcher le contact direct du liquide plus froid avec les parois des tubes en'contact avec les gaz chauds de la combus- tion, consentir un préchauffage du liquide plus froid pendant son parcours à travers les tronçons, et réaliser un effet d'entraînement du liquide plus froid sortant des tronçons avec celui plus chaud provenant de l'intervalle entre tronçon et tube actif de descente en activant la circulation,
réalise enfin un mélange du liquide plus froid sortant des tronçons avec le liquide plus chaud du tube de descente.
L'invention sera décrite avec référence aux dessins sché- matiques annexés, donnés à seul titre d'exemple non limitatif
Les figs. 1 et 2 montrent en section deux différentes formes .de réalisation de l'échangeur;
La fig. 3 illustre en perspective, avec des parties sectionnées, une chaudière formée avec des éléments échan- geurs selon l'invention ;
La fig. 4 montre en perspective une chaudière suivant une solution constructive différente ;
La fige 5 représente en perspective et partiellement sectionnée une chaudière réalisée avec deux groupes d'écnan- geurs de chaleur selon l'invention.
En se référant à la fig. 1, par A est indiqué le col- lecteur tubulaire supérieur de l'échangeur, dont il sort un tube de descente 1 et un tube bouilleur 2 atteignant le collecteur inférieur B.
Il est entendu que les tubes 1 et 2 seront plusieurs,
<Desc/Clms Page number 3>
alignés suivant des parois à tubes perpendiculaires au plan du dessin,, avec des génératrices des tubes en contact entre , elles et à une distance convenable. Le collecteur supérieur
A est parcouru en sens axial par le conduit intérieur C (ayant son diamètre extérieur plus petit que le diamètre in- térieur du collecteur A) et auquel est envoyé le liquide plus froid retournant des appareils utilisateurs. Au tube C aboutissent des tronçons tubulaires D, internes et coaxiaux avec les tubes de descente 1 et qui sont plus courts que ceux- ci.
Le liquide plus froid venant du tube C les parcourt dans le sens de la flèche X et subit ainsi un premier échauf- fement sous l'action du.liquide plus chaud 'parcourant, selon la flèche Z, la chambre comprise entre le tronçon D et le tube 1 (le'diamètre intérieur du tronçon D est plus petit .que le diamètre intérieur du tube de descente 1). On évite de cette façon que le liquide plus froid ne vienne en con- tact avec les parois du tube 1, lesquelles sont frôlées par les gaz de la combustion, et on évite ainsi aussi la forma- tion de condensations corrosives. On obtient, en plus, une activation de la circulation dans le sens désiré par l'effet d'entraînement du liquide sortant du tronçon D, sur le liquide entourant.
Dans la dite zone se fait aussi le mélange des deux courants liquides lesquels dans le parcours tout le long ou tube bouilleur 2 (flèche K) se chauffent en se portant au collecteur supérieur A duquel sont envoyés en partie aux rentrent appareils d'utilisation et en partie/en cycle dans l'espace entre les tubes 1 et .D.
La chaudière réalisée avec l'échangeur qui vient d'être décrit'peut comprendre plusieurs éléments du type illustré individualisant la chambre de combustion avec les tubes 2, tandis qu'entre les tubes 1 et 2 il peut être prévu un deu- xième tour de fumée. Le tube C peut aussi être divisé en deux par un diaphragme mitoyen horizontal (indiqué par 3
<Desc/Clms Page number 4>
par des traits pointillés) de manière à ce que la moitié inférieure est au retour du liquide plus froid tandis que la moitié supérieure sert au prélèvement du liquide chaud pour les appareils d'utilisation, si à la partie supérieure du tube C on ménage des trous ou fenêtres à travers lesquelles pénètre à l'intérieur le liquide chaud remplissant le collec- teur A.
La solution selon la fig. 2 est analogue, les parties correspondant à celles décrites étant indiquées par les mêmes références pourvues¯d'un accent. Le collecteur supérieur est formé avec deux éléments tubulaires A' superposés et reliés hydrauliquement entre eux avec des tronçons 4. Les tubes bouilleurs 2' aboutissent au tube inférieur A' du collecteur, à l'intérieur duquel est disposé le tube intérieur 5 de prélè- vement du liquide plus chaud. Les tubes de descente aboutis-
Sent au tube collecteur supérieur.
En se référant a la fig. 3, la chambre de combustion E est individualisée par deux parois à tubes formées par des éléments tubulaires courbés, ayant une génératrice en contact et débouchant dans les collecteurs communs supérieur A" et inférieur B". Les tubes de descente 1" et bouilleurs 2" sont alternés entre eux et la différentiation de leur fonction est établie par la présence dans les tubes de descente des tron- çons partiels D" intérieurs aux seuls tubes de descente, et débouchant dans le conduit C" d'adduction du liquide plus froid, le dit conduit étant disposé à l'intérieur du collecteur su- périeur A".
Le liquide chaud pour les appareils d'utilisation est prélevé de la tubulure A". Dans le collecteur B" s'effectue le passage du liquide provenant des tubes de descente 1" vers l'embouchure des tubes bouilleurs 2" (comme le montrent les . flèches).. Un tel passage peut se faire en partie entre tu- bes de la même paroi à tubes ou entre tubes des deux parois à tubes opposées. Il est naturellement entendu que les col-
<Desc/Clms Page number 5>
lecteurs inférieurs peuvent aussi être deux collecteurs distincts (par.exemple', arrangés côte à côte ; enun tel cas la paroi inférieure de la chambre à combustion n'est pas individualisée par les parois à tubes). La circulation est,naturellement limitée à.la partie inférieure aux tubes bouilleurs et de descente de la même paroi à tubes.
Dans l'exemple de la fig. 4, dans le collecteur supérieur A"' sont disposés deux conduits C"' pour le liquide plus froid de retour, portant les tronçons D"' à l'intérieur des tubes de descente 1"' et F, pourvus de trous supérieurs 7, pour le prélèvement du liquide plus chaud à utiliser. La chambre à combustion 2"', étant donné la forme particulière des tubes bouilleurs 2"', est dans ce cas aussi à l'intérieur des parois à tubes.
La fig. 5 montre une chaudière formée avec deux éléments analogues à celui illustré à la fig. 4, sauf que les tubes de descente.l"" et les tubes bouilleurs 2"" sont espacés entre eux de manière à consentir leur pénétration réciproque alter- née,'les deux éléments étant disposés symétriquement.
Une autre variante par rapport a la fig. 4 est consti- tuée par le tube unique C"" divisé par un diaphragme 3"" comme illustré à la fig. 1 disposé dans le collecteur supé- rieur A"" de chaque élément et par la présence de tubes bouilleurs auxiliaires 8 reliant le collecteur supérieur A"" et celui inférieur B""-du côté opposé de la chambre à combustion, de façon à réaliser entre ceux-ci et les parois à tubes un deuxième tour de fumée:
Les particularités de réalisation de l'échangeur de la chaudière pourront aussi se différencier des exemples illus- trés sans sortir du cadre de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a heat exchanger with tubular elements, in particular for hot and superheated water boilers.
In heat exchangers, and in particular in boilers used for the production of hot and superheated water, the introduction and irrational subdivision of the liquid is the cause of the circulation taking place through preferential paths and causing non-uniform heat transmissions; increases in pressure not followed by a corresponding uniform increase in temperature; ruptures due to local overheating and corrosion of colder walls due to flue gas condensations, etc.
<Desc / Clms Page number 2>
The device according to the present invention obviates these drawbacks and is substantially characterized by the fact that it comprises at least one inlet duct for the supply liquid and / or internal return to the upper manifold and has small sections. tubulars partially penetrating inside the downpipes, which have a larger diameter than the outer diameter of the sections, so as to prevent direct contact of the colder liquid with the walls of the tubes in contact with the hot gases of the combustion, allow the colder liquid to preheat as it travels through the sections, and achieve an entrainment effect of the colder liquid leaving the sections with the hotter one coming from the interval between the section and the active tube of descent by activating the circulation,
finally mixes the cooler liquid leaving the sections with the hotter liquid from the down tube.
The invention will be described with reference to the appended schematic drawings, given by way of non-limiting example only.
Figs. 1 and 2 show in section two different embodiments of the exchanger;
Fig. 3 illustrates in perspective, with parts cut away, a boiler formed with exchange elements according to the invention;
Fig. 4 shows in perspective a boiler according to a different construction solution;
Figure 5 shows in perspective and partially sectioned a boiler produced with two groups of heat absorbers according to the invention.
Referring to fig. 1, by A is indicated the upper tubular collector of the exchanger, from which a down tube 1 and a boiling tube 2 emerge reaching the lower collector B.
It is understood that tubes 1 and 2 will be several,
<Desc / Clms Page number 3>
aligned along the walls with tubes perpendicular to the plane of the drawing ,, with generatrices of the tubes in contact between them and at a suitable distance. The upper manifold
A is traversed in the axial direction by the internal duct C (having its external diameter smaller than the internal diameter of the collector A) and to which the colder liquid returning from the user devices is sent. Tubular sections D end at tube C, internal and coaxial with the downpipes 1 and which are shorter than the latter.
The cooler liquid coming from tube C travels through them in the direction of arrow X and thus undergoes a first heating under the action of the hotter liquid 'traveling, according to arrow Z, the chamber between section D and tube 1 (the internal diameter of section D is smaller than the internal diameter of downpipe 1). In this way, the colder liquid is prevented from coming into contact with the walls of the tube 1, which are brushed against by the combustion gases, and thus also the formation of corrosive condensations is avoided. In addition, an activation of the circulation in the desired direction is obtained by the entrainment effect of the liquid leaving section D on the surrounding liquid.
In the said zone is also made the mixture of the two liquid streams which in the course all along or boiling tube 2 (arrow K) are heated by going to the upper collector A of which are sent in part to the return devices of use and in part / in cycle in the space between tubes 1 and .D.
The boiler produced with the exchanger which has just been described can comprise several elements of the type illustrated individualizing the combustion chamber with the tubes 2, while between the tubes 1 and 2 a second round of smoke. Tube C can also be divided into two by a horizontal middle diaphragm (indicated by 3
<Desc / Clms Page number 4>
by dotted lines) so that the lower half is for the return of the colder liquid while the upper half is used for taking the hot liquid for the devices of use, if at the upper part of the tube C there are holes or windows through which the hot liquid enters the interior filling the collector A.
The solution according to fig. 2 is similar, the parts corresponding to those described being indicated by the same references provided with an accent. The upper manifold is formed with two tubular elements A 'superimposed and hydraulically connected to each other with sections 4. The boiling tubes 2' terminate in the lower tube A 'of the manifold, inside which the inner tube 5 of pre-collection is arranged. warmer liquid. The downpipes terminate
Smells at the top manifold tube.
Referring to fig. 3, the combustion chamber E is individualized by two tube walls formed by curved tubular elements, having a generatrix in contact and opening into the upper A "and lower B" common manifolds. The 1 "downpipes and 2" boilers are alternated between them and the differentiation of their function is established by the presence in the down pipes of the partial sections D "inside the down pipes only, and opening into the duct C "supply of the cooler liquid, said conduit being disposed inside the upper manifold A".
The hot liquid for the devices of use is taken from the tubing A ". In the collector B" is carried out the passage of the liquid coming from the descent tubes 1 "towards the mouth of the boiling tubes 2" (as shown in the . arrows) .. Such a passage can be made partly between tubes of the same tube wall or between tubes of two opposite tube walls. It is naturally understood that the col-
<Desc / Clms Page number 5>
lower readers can also be two separate manifolds (for example ', arranged side by side; in such a case the lower wall of the combustion chamber is not individualized by the tube walls). The circulation is naturally limited to the lower part of the boiling and down pipes of the same tube wall.
In the example of FIG. 4, in the upper manifold A "'are arranged two conduits C"' for the colder return liquid, carrying the sections D "'inside the downpipes 1"' and F, provided with upper holes 7, for sampling the hotter liquid to use. The combustion chamber 2 "', given the particular shape of the boiling tubes 2"', is in this case also inside the tube walls.
Fig. 5 shows a boiler formed with two elements similar to that illustrated in FIG. 4, except that the downpipes 1 "" and the boiling tubes 2 "" are spaced from each other so as to allow their alternate reciprocal penetration, the two elements being arranged symmetrically.
Another variant with respect to FIG. 4 is formed by the single tube C "" divided by a diaphragm 3 "" as illustrated in FIG. 1 arranged in the upper manifold A "" of each element and by the presence of auxiliary boiling tubes 8 connecting the upper manifold A "" and the lower one B "" - on the opposite side of the combustion chamber, so as to achieve between these and the tube walls a second smoke tower:
The particular features of the boiler exchanger can also be distinguished from the examples illustrated without departing from the scope of the invention.