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L'invention se rapporte à une chaudière de construction compacte à faisceau tubulaire horizontal avec circulation forcée et surchauffâge d'air.
Les caractéristiques de cette chaudière sont révélées dans la descrip- tion ci-après, laquelle se réfère au dessin annexé représentant, schématiquement, les éléments essentiels de la chaudière en vue latérale.
Comme représenté schématiquement dans ce dessin, un réservoir A est disposé à la partie supérieure de la chaudière proprement dite et ce réservoir est tel qu'il ne se trouve pas en communication avec la chambre de combustion C.
De préférence, ce réservoir A est cylindrique, son axe longitudinal étant disposé horizontalement et il est destiné à contenir une certaine quantité d'eau dont le niveau est prédéterminé et contrôlable. Ce réservoir A est mis en relation avec l'entrée d'une pompe centrifuge B par un conduit Tl. La sortie de la pompe Bl est prolongée par un conduit T3 débouchant dans l'échangeur thermique proprement dit S. Ce dernier est constitué par un certain nombre de tubes horizon- taux et, entre ces tubes, des communications à chicane en sorte de réaliser un faisceau tubulaire horizontal dans lequel l'eau peut circuler en zig-zag, comme il sera exposé ultérieurement. Le dernier tube de ce faisceau tubulaire est mis en relation avec la partie supérieure du susdit réservoir A via le conduit de raccord T2.
Les tubes constitutifs dudit faisceau sont disposés en sorte que leur section droite couvre une surface annulaire entourant la chambre de chauffe C alimentée par le brûleur Q. Les tubes dudit faisceau tubulaire débouchent, vers leurs deux bouts, dans des chambres distributrices, respectivement D-D', lesquel- les sont fermées par un couvercle, respectivement F-F', en sorte que tous les tu- bes peuvent être àisément accessibles tant pour les vérifications que pour l'en- tretien;, respectivement le nettoyage.
Ces chambres distributrices D-D' et couver- cles F-F' sont tele qu'ils réalisent des boîtes de distribution permettant l'é- coulement de l'eau entre deux tubes adjacents /de la série considérée, afin que l'eau puisse passer successivement d'un tube au suivant, d'une telle manière que le nombre de passages de l'eau soit égal au nombre de tubes du faisceau.
La caractéristique principale de la chaudière, objet de l'invention, est que l'eau y circule à très grande vitesse par l'axe de la pompe B, permettant d'atteindre ainsi un échange thermique à très haut rendement entre la chambre de combustion C et l'eau en circulation dans les tubes.
Ce résultat est aussi dû, en l'occurrence, au fait qu'est réduite au strict minimum la pellicule liquide stationnaire tendant à subsister à la périphé- rie intérieure des tubes, cette pellicule, cômme il est bien connu, constituant généralement un véritable isolant thermique. Le réservoir A comporte encore, dans sa partie supérieure, une soupape d'échappement de la vapeur (non représentée) et, dans sa partie inférieure, une petite pompe d'alimentation en eau d'appoint (non représentée). La chambre de combustion C est en communication avec la chemi- née CH via la chambre à gaz L. Cette dernière est délimitée par une enveloppe E.
A la partie inférieure de la chambre E est disposé un ventilateur V. Cette chambre se différencie notoirement des chambres existantes du type compact, mises sur le marché sous différentes marques, par une disposition relative toute nouvelle de ses éléments constitutifs et plus spécialement de la disposition interne de la chambre de combustion C par rapport au faisceau tubulaire. De plus, la chaudière' selon l'invention ne nécessite pas une grande réserve d'eau, respectivement un grand réservoir. Par ailleurs, elle présente aussi tous les avantages des chau- dières tubulaires sans en présenter les inconvénients.
La chaudière selon l'invention fonctionne de la manière suivante: dans le réservoir supérieur 1 est introduit, jusqu'à un certain niveau prédéter- miné, une certaine quantité d'eau, le brûleur Q est allumé et le ventilateur V est mis en marche. L'eau issue du réservoir A s'écoule par gravité le long du conduit Tl et aboutit à la pompe centrifuge B qui la refoule par le conduit T3
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dans le faisceau tubulaire.
La circulation de l'eau dans ce faisceau tubulaire est caractéristique en ce que l'eau passe successivement d'un tube à l'autre en circulant alternativement en sens opposé, tout d'abord de gauche à droite au travers des tubes internes, pour aboutir dans la chambre de distribution D'; de là l'eau passe dans la deuxième série de tubes en circulation de droite à gauche, pour aboutir à la chambre de distribution D ; de là atteint la troisième série de tubes dans lesquels l'eau circule de gauche à droite, et ainsi de suite pour at- teindre finalement la dernière série de tubes la plus éloignée de la chambre de combustion aboutissant dans le dernier compartiment de la chambre de distribution D, d'où elle est évacuée via le conduit T2 dans le réservoir supérieur A.
Dans celui-ci, se produit une expansion, provoquant la séparation systématique entre l'eau liquide et l'eau sous forme de vapeur ; l'eau liquide s'ajoute à celle déjà contenue dans le réservoir A et la vapeur peut être évacuée par une soupape adé- quate (non représentée).
Les calories nécessaires sont produites par le brûleur Q dont la flamme est idéalement projetée dans l'axe du faisceau tubulaire, en sorte que les gaz chauds entourent complètement tous les tubes du faisceau, réalisant ainsi un contact direct avec une surface de chauffe maximum. L'échange thermique se fait donc dans des conditions idéales. Le gaz résultant de la combustion cir- cule à une très grande vitesse, en turbulence, entre les tubes, ce qui réduit aussi la pellicule de gaz tendant à s'immobiliser sur la paroi des tubes et qui constitue aussi une pellicule isolante thermique. Ces gaz sont finalement amenés à être évacués vers la cheminée CH.
L'air comburant destiné au bon fonctionnement du brûleur Q est préchauffé en étant obligé de circuler entre la chambre L et l'enveloppe E, étant aspiré par le ventilateur V et refoulé par celui-ci, en veines divisées, vers le brûleur Q.
Aucune des chaudières compactes connues à ce jour ne présente ces différentes caractéristiques. Il est entendu que la chaudière ainsi décrite peut être complétée par tous les accessoires usuels nécessaires en vue non seule- ment d'en assurer le fonctionnement mais également de la rendre entièrement auto- matique.
On pourrait, par exemple, aussi la doter d'un indicateur d'incrusta- tions. Celui-ci peut être constitué, par exemple, par un manomètre placé à la sortie de la pompe B en vue de travailler en combinaison avec l'échangeur S.
En effet,par cette disposition, le manomètre renseigne les variations de pres- sion de l'eau, lesquelles variations indiquent la présence d'incrustations ou de toute autre cause fortuite contrariant le bon fonctionnement de la chaudière.
D'une manière aussi générale que possible, l'invention s'étend à toute exécutions généralement quelconques de chaudières comportant les caractéristiques révélées par la présente, ces chaudières pouvant être de tout type, de toute capa- cité et susceptibles d'être appliquées à toutes les fins usuelles.
REVENDICATIONS.
1. Chaudière à circulation d'eau forcée et chauffage d'air, caracté- risée par un échangeur de chaleur.à passages multiples, avec circulation alternée, consistant en une série de tubes droits horizontaux débouchant, vers leur bout, dans des chambres distributrices d'eau conditionnées de manière à permettre l'é- coulement d'un tube à l'autre, respectivement en sens opposé, une pompe de circu- lation et un réservoir supérieur contenant l'eau de circulation et les liaisons tubulaires nécessaires entre l'échangeur thermique, la pompe de circulation et ledit réservoir d'eau, d'une telle manière que l'eau venant du réservoir s'écoule vers ladite pompe, est refoulée par'celle-ci dans l'échangeur thermique et retouri audit réservoir.
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The invention relates to a boiler of compact construction with a horizontal tube bundle with forced circulation and air superheating.
The characteristics of this boiler are revealed in the description below, which refers to the appended drawing showing, schematically, the essential elements of the boiler in side view.
As shown schematically in this drawing, a tank A is arranged at the top of the boiler proper and this tank is such that it is not in communication with the combustion chamber C.
Preferably, this reservoir A is cylindrical, its longitudinal axis being arranged horizontally and it is intended to contain a certain quantity of water, the level of which is predetermined and controllable. This tank A is connected to the inlet of a centrifugal pump B by a pipe Tl. The outlet of the pump B1 is extended by a pipe T3 opening into the heat exchanger proper S. The latter is constituted by a a certain number of horizontal tubes and, between these tubes, baffle communications so as to produce a horizontal tube bundle in which the water can circulate in a zig-zag manner, as will be explained later. The last tube of this tubular bundle is connected to the upper part of the aforesaid reservoir A via the connection duct T2.
The tubes constituting said bundle are arranged so that their cross section covers an annular surface surrounding the heating chamber C supplied by the burner Q. The tubes of said tube bundle open, towards their two ends, into distribution chambers, respectively D-D ', which are closed by a cover, respectively F-F', so that all the tubes can be easily accessible both for checks and for maintenance ;, respectively cleaning.
These distributing chambers DD 'and covers FF' are so that they produce distribution boxes allowing the flow of water between two adjacent tubes / of the series considered, so that the water can pass successively through 'one tube to the next, in such a way that the number of passages of the water is equal to the number of tubes in the bundle.
The main characteristic of the boiler, object of the invention, is that the water circulates there at very high speed by the axis of the pump B, thus making it possible to achieve a very high efficiency heat exchange between the combustion chamber. C and the water circulating in the tubes.
This result is also due, in this case, to the fact that the stationary liquid film tending to remain at the inner periphery of the tubes is reduced to the strict minimum, this film, as it is well known, generally constituting a real insulator. thermal. The tank A also comprises, in its upper part, a steam exhaust valve (not shown) and, in its lower part, a small make-up water supply pump (not shown). The combustion chamber C is in communication with the chimney CH via the gas chamber L. The latter is delimited by an envelope E.
At the lower part of the chamber E is arranged a fan V. This chamber differs significantly from the existing chambers of the compact type, marketed under different brands, by a completely new relative arrangement of its constituent elements and more especially of the arrangement. internal combustion chamber C relative to the tube bundle. In addition, the boiler 'according to the invention does not require a large reserve of water, respectively a large tank. Moreover, it also has all the advantages of tubular boilers without having the drawbacks thereof.
The boiler according to the invention operates as follows: in the upper tank 1 is introduced, up to a certain predetermined level, a certain quantity of water, the burner Q is ignited and the fan V is started. . The water from the tank A flows by gravity along the line Tl and ends at the centrifugal pump B which delivers it through the line T3
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in the tube bundle.
The circulation of water in this tubular bundle is characteristic in that the water passes successively from one tube to another while circulating alternately in the opposite direction, first of all from left to right through the internal tubes, to end in the distribution chamber D '; from there the water passes through the second series of tubes circulating from right to left, to end in the distribution chamber D; from there reaches the third series of tubes in which the water circulates from left to right, and so on to finally reach the last series of tubes furthest from the combustion chamber ending in the last compartment of the combustion chamber. distribution D, from where it is discharged via duct T2 in the upper tank A.
In it, an expansion occurs, causing the systematic separation between liquid water and water in the form of vapor; the liquid water is added to that already contained in tank A and the vapor can be discharged by a suitable valve (not shown).
The necessary calories are produced by the burner Q, the flame of which is ideally projected in the axis of the tube bundle, so that the hot gases completely surround all the tubes of the bundle, thus making direct contact with a maximum heating surface. The heat exchange therefore takes place under ideal conditions. The gas resulting from the combustion circulates at a very high speed, in turbulence, between the tubes, which also reduces the gas film which tends to immobilize on the wall of the tubes and which also constitutes a thermal insulating film. These gases are finally brought to be evacuated towards the chimney CH.
The combustion air intended for the correct operation of the burner Q is preheated by being forced to circulate between the chamber L and the casing E, being sucked in by the fan V and discharged by the latter, in divided streams, towards the burner Q.
None of the compact boilers known to date has these different characteristics. It is understood that the boiler thus described can be supplemented by all the usual accessories necessary in order not only to ensure its operation but also to make it fully automatic.
We could, for example, also equip it with an encrustation indicator. This can be constituted, for example, by a manometer placed at the outlet of the pump B in order to work in combination with the exchanger S.
Indeed, by this arrangement, the manometer informs the water pressure variations, which variations indicate the presence of encrustation or any other fortuitous cause hindering the proper functioning of the boiler.
As generally as possible, the invention extends to any generally unspecified executions of boilers having the characteristics disclosed herein, these boilers possibly being of any type, of any capacity and capable of being applied to all usual purposes.
CLAIMS.
1. Boiler with forced water circulation and air heating, characterized by a heat exchanger. With multiple passages, with alternating circulation, consisting of a series of horizontal straight tubes opening, towards their end, into distribution chambers of water conditioned in such a way as to allow the flow from one tube to another, respectively in the opposite direction, a circulation pump and an upper tank containing the circulation water and the necessary tubular connections between the heat exchanger, the circulation pump and said water tank, in such a way that water from the tank flows to said pump, is discharged through it into the heat exchanger and returned to said tank .