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Chaudière avec un faisceau tubulaire formant la chambra de combustion, particulièrement indiquée pour le chauffage de liquices.
La présente invention concerne une chaudière avec un faisceau tubulaire disposé de manière à former une chambre de combustion, en particulier pour le chauffage de liquides dans les entreprises Industrielles et/ou dans les immeubles,
Le faisceau tubulaire formant la chambre de combustion apporte la solution à différents problèmes restes ouverte jus- qu'ici et présente les avantages suivants: Possibilité de chauffer également d'autres liquides que l'eau; Les tubes sont accessibles des deux cotés et facilement in- terchangeables; Suppression du revêtement en matériau réfractaire pour la chambre de combustion;
Faible quantité de liquides dans les tubes,de sorte que ceux- ci s'échauffent rapidement et que les suites souvent sérieuses
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de la corrosion se produisent fréquemment lorsque le liquide s'échauffe lentement et à basse température sont évitées ou tout au moins diminuées; La chaudière constituée de tubes ne présente pas de chambre d'eau, de sorte que tout risque d'explosion est éliminé; On obtient un rendement plus élevé grâce à une utilisation partielle de la chaleur aspirée vers la cheminée.
La chaudière de l'invention, consistant en un faisceau tubulaire approprié et s'indiquant en particulier pour le chauffage de liquides,se caractérise principalement par un cer- tain nombre de tubes, en général, horizontaux ou verticaux, disposés parallèlement l'un à l'autre, s'appliquant l'un contre l'autre suivant une génératrice et formant ainsi une paroi dé- limitant à l'intérieur une chambre de combustion;
les extrémités de ces tubes sont raccordées à deux collecteurs , dont l'intérieur est équipé de cloisons de séparation, pour provo- quer un écoulement du liquide d'un tube ou de plusieurs tubes au ou aux tubes suivants,de manière à obtenir un mouvement (vertica 1 ou horizontal )dévié du liquide régulièrement et alternativement dans un cens puis dans l'autre tandis que les gaz de combustion dévide régulièrement et alternativement dans un sens, puis dans l'autre, balayent les tubes axialement dane un sens à l'intérieur et en sens opposé, & Intérieur.
La figure 1 représente un exemple de construction préfé- rée de la chaudière vue en coupe axiale; les figures 2,3 et 4 sont d@s coupes transversales par- tielles suivant les lignes II,III et IV de la figure 1; la figure 5 est une coupe transversale du collecteur avant suivant les lignes V-V de la figure 5; la figure 6 montre une vue, avec des parties représentées en coupe, d'une variante d'un exemple de construction de la chaudière de l'invention;
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la figure 7 est une vue partielle d'une variante du rac- cord des tubes au collecteur.
Suivant les figures 1 à 5, 10 désigne le collecteur (théo- riquement) annulaire avant, auquel se raccordent les tubes A dont les autres extrémités sont raccordées au collecteur annu- laire arrière 11. Les tubes A, dont les axes sont disposés suie vant un cylindre, s'appliquent l'un à l'autre suivant une gêné* ratrice, de sorte qu'on obtient une cloison cylindrique continu¯. formant une chambre de combustion intérieure B fermée dans le fond, au collecteur 11,par la cloison 12 en forme de disque et refroidie par l'air frais pénétrant de l'extérieur par le tube 12. L'air ainsi chauffé est repris par le tube 12' et mélangé à l'air de combustion traversant l'échangeur M.
A un deuxième collecteur 13,disposé à l'extérieur du collecteur 10 et sui- vant le même axe que celui-ci, sont raccordés des tubes 0 dont les axes sont disposés suivant un cylindre extérieur de mente axe que les tubes A et qui s'appliquent également l'un à l'au- tre suivant une génératrice, mais à une certaine distance des tubes A permettant de ménager un espace intermédiaire D entre les deux séries de conduits A et C.Les tubes C sont raccordés par leur autre extrémité au collecteur annulaire 14, disposé à l'extérieur du collecteur 11,suivant le même axe que celui. ci. Le liquide à chauffer parvient par le tube 15 dans le col- lecteur extérieur avant 13 et parcourt le tube longitudinal désigné par 1 à la figure 5.
Une cloison 16 sépare dans le collecteur 13, le tube 1 des tubes voisins 2 et 3,tandis qu'une deuxième cloison 17 sépare ces derniers des tubes voinis dont l'un est désigné par 4) et ainsi de suite* Des cloisons simi- laires, qui sont naturellement décalées, séparent les tubes C dans le collecteur arrière 14 et l'on obtient de cette façon une circulation continue du liquide qui passe successivement du tube 1 vers le tube 2, puis Vers le tube 3 la tube 4 et ainsi de suite jusqu'au tube 5 et enfin au tube 6.
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Comme le montre la figure 5,le liquide passe du tube 6 dans le collecteur intérieur après déviation de son écoulement par la cloison 18; du collecteur,il parvient dans le tube 7,puis dans le tube 8, dans le tube 9 et ainsi de suite, dans un air. cuit de sens inverse à celui qui se développe dans le collecteur extérieur 13, jusqu'à ce qu'il atteigne le dernier tube 19 dont il sort pour être dirigé' vers l'appareil d'utilisation. Les deux collecteurs 10 et 13 ( ainsi que les collecteurs arrière 11 et 14),peuvent être ouvretssuivant un plan radial E, pour permettre leur dilatation thermique.
Le parcours des gaz chauds s'effectue axialement,dans un sens, puis en sens inverse,de la manière suivante.
Les extrémités arrière des tubes A et les extrémités avant des tubes C vont en diminuant au point de raccordement au collecteur subdivisé, de manière à créer des passages radiaux entre chaque tube et le suivant.Les gaz parcourent donc axia- lement la chambre de combustion B, pénètrent radialement, sui- vant le sens de la flèche X, dans la chambre D qu'ils parcourent axialement en sens inverse, pour pénétrer radialement, suivant la flèche Y ( à la partie arrière de la chaudière) dans la chambre annulaire E, représentée par l'espace creux formé par l'enveloppe extérieure et la cloison constituée des tubes C; les gaz traversent également cette chambre suivant son axe jus- qu'à ce qu'ils pénètrent dans la chambre annulaire G (flèche Z) dans l'enveloppe F.
Afin d'assurer une circulation en circuit, les dispositifs d'étanchéité sont complétés par les fermetures 32*'* et 12 " ".Les gaz sont à nouveau dirigea par les passages F, ménagea dans l'enveloppe ?,vers la partie avant du faisceau tubulaire et traversent l'échangeur de chaleur M avec surface d'échange ondulée (flèche K) pour être ensuite aspirés dans la cheminée N.L'échangeur de chaleur M a pour fonction de préchauffer l'air de combustion à contre-courant par rapport aux gaz pénétrant par le raccord P et parvenant dans la zone de
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combustion Q,
suivant le sens indiqué par la flèche H.L'air amené par le raccord 12' représente une partie de l'air de combustion qui s'échauffe en refroidissant l'écran 12.
L'enveloppe est formée par la partie principale tubulaire
R ainsi que par le couvercle avant S et le couvercle arrière
T, qui peuvent être enlevés, de même que par la fermeture su- périeure en forme d'U de l'échangeur M, pouvant également être onlevée,dt sorte que l'accès et l'enlèvement de la cloison M août facilités pour les travaux de nettoyage.
Les passages de fumée se trouvent à la partie inférieure de la cloison M, de sorte que la suie tombe sur le fond et peut être enlevée par un jet d'eau ou par soufflage ( en prévoyant par exemple des ouvertures appropriées).
Entre la partie R de l'enveloppe et le couvercle avant
S est installée une cloison métallique 20, pour maintenir la zone chaude des gaz séparée de la zone d'entrée de l'air de combustion vers les brûleurs.
Les collecteurs extérieurs présentent à chaque point de raccordement des tubes, à/paroi opposée au point de jonction, des bouchons amovibles 21 permettant le nettoyage et le rem- placement éventuels.
L'ensemble du faisceau tubulaire peut se démonter fa- cilement en enlevant le couvercle de l'enveloppe.
Les collecteurs extérieurs peuvent consister en éléments annulaires individuels,ou (comme indiqué dans le bas de la figure 1) en un seul élément annulaire, avec une paroi tubu- laire intermédiaire pour les deux collecteurs.
Les passages pour les gaz de combustion peuvent être ménagés à l'extérieur par diminution des tubes à leur extré- mité,par aplatissement de ceux-ci (figure 7) ou au moyen d'une inclinaison radiale , comme indiqué dans le bas,à droite, de la figure 1.
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Dans l'exemple de construction représenté, les collecteurs extérieurs et les bouchons 21 sont pratiquement hors de contact avec les gaz de combustion chauds.
Le faisceau tubulaire de la chaudière peut également être constitué par l'assemblage de pièces individuelles,le collecteur consistant alors en plusieurs parties reliées entre elles par des tubes 22,comme indiqué à la figure 6,qui représente une variante.avec disposition des tubes suivant un rectangle.
Le faisceau tubulaire décrit permet d'éviter toute maçon- nerie en matériau réfractaire pour la formation de la chambre de combustion.
La construction du faisceau tubulaire constituant la chaudière peut également s'écarter de l'exemple d'exécution re- présenté, sans sortir pour cela du cadre de l'invention et donc délimitée de la protection assurée à celle-ci.
L'enveloppe peut,par exemple, consister en deux parties s'ouvrant dans un plan horizontal pour le retrait des tubes par le haut. La disposition des tubes et des parois dans les collecteurs peut également être prévue telle que la circulation continue du liquide puisse se faire non seulement par un seul conduit mais également par deux tubes ou plus. La chaudière peut également fonctionner avec des tubes à axe vertical,au lieu de ceux à axe horizontal représentés.
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Boiler with a tube bundle forming the combustion chamber, particularly suitable for heating liquices.
The present invention relates to a boiler with a tube bundle arranged so as to form a combustion chamber, in particular for heating liquids in industrial companies and / or in buildings,
The tube bundle forming the combustion chamber provides the solution to various problems which have remained open until now and has the following advantages: Possibility of heating liquids other than water; The tubes are accessible from both sides and easily interchangeable; Removal of the refractory material coating for the combustion chamber;
Low quantity of liquids in the tubes, so that they heat up quickly and the consequences are often serious
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corrosion frequently occurs when the liquid heats up slowly and at low temperatures is avoided or at least reduced; The boiler made up of tubes does not have a water chamber, so that any risk of explosion is eliminated; A higher efficiency is obtained thanks to a partial use of the heat drawn into the chimney.
The boiler of the invention, consisting of a suitable tube bundle and suitable in particular for heating liquids, is mainly characterized by a certain number of tubes, generally horizontal or vertical, arranged parallel to each other. the other, pressing against each other along a generator line and thus forming a wall delimiting a combustion chamber inside;
the ends of these tubes are connected to two collectors, the interior of which is equipped with partition walls, to cause a flow of liquid from one tube or several tubes to the following tubes, so as to obtain a movement (vertica 1 or horizontal) deviated from the liquid regularly and alternately in one cens then in the other while the combustion gases unwind regularly and alternately in one direction, then in the other, sweep the tubes axially from one direction to the other. interior and in opposite direction, & Interior.
Figure 1 shows an exemplary preferred construction of the boiler seen in axial section; Figures 2, 3 and 4 are partial cross sections taken along lines II, III and IV of Figure 1; Figure 5 is a cross section of the front manifold taken along lines V-V of Figure 5; Figure 6 shows a view, with parts shown in section, of a variant of an exemplary construction of the boiler of the invention;
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FIG. 7 is a partial view of a variant of the connection of the tubes to the manifold.
According to Figures 1 to 5, 10 designates the (theoretically) front annular manifold, to which the tubes A are connected, the other ends of which are connected to the rear annular manifold 11. The tubes A, whose axes are soot arranged forward a cylinder, are applied to each other according to a constrained * ratrice, so that we obtain a continuous cylindrical partition. forming an internal combustion chamber B closed at the bottom, to the manifold 11, by the disc-shaped partition 12 and cooled by the fresh air entering from the outside through the tube 12. The air thus heated is taken up by the tube 12 'and mixed with the combustion air passing through the exchanger M.
To a second manifold 13, disposed outside the manifold 10 and following the same axis as the latter, are connected tubes 0, the axes of which are arranged along an outer cylinder with the same axis as the tubes A and which s 'also apply one to the other following a generator, but at a certain distance from the tubes A making it possible to leave an intermediate space D between the two series of conduits A and C. The tubes C are connected by their other end to the annular collector 14, arranged outside the collector 11, along the same axis as that. this. The liquid to be heated reaches through tube 15 in the front external collector 13 and passes through the longitudinal tube designated by 1 in FIG. 5.
A partition 16 separates in the collector 13, the tube 1 from the neighboring tubes 2 and 3, while a second partition 17 separates the latter from the visible tubes, one of which is designated by 4) and so on. layers, which are naturally offset, separate the tubes C in the rear manifold 14 and in this way a continuous circulation of the liquid is obtained which passes successively from the tube 1 to the tube 2, then to the tube 3 the tube 4 and thus immediately to tube 5 and finally to tube 6.
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As shown in FIG. 5, the liquid passes from tube 6 into the internal manifold after its flow has been diverted through partition 18; from the collector, it arrives in the tube 7, then in the tube 8, in the tube 9 and so on, in an air. fired in the opposite direction to that which develops in the outer collector 13, until it reaches the last tube 19 from which it exits to be directed towards the apparatus of use. The two collectors 10 and 13 (as well as the rear collectors 11 and 14) can be openings following a radial plane E, to allow their thermal expansion.
The hot gases travel axially, in one direction, then in the reverse direction, as follows.
The rear ends of the tubes A and the front ends of the tubes C decrease at the point of connection to the subdivided manifold, so as to create radial passages between each tube and the next. The gases therefore flow axially through the combustion chamber B , enter radially, following the direction of arrow X, into chamber D, which they traverse axially in the opposite direction, to enter radially, following arrow Y (at the rear of the boiler) into annular chamber E, represented by the hollow space formed by the outer casing and the partition consisting of the tubes C; the gases also pass through this chamber along its axis until they enter the annular chamber G (arrow Z) in the envelope F.
In order to ensure circulation in circuit, the sealing devices are completed by the 32 * '* and 12 "" closures. The gases are again directed through the passages F, spared in the casing?, Towards the front part tube bundle and pass through the heat exchanger M with corrugated heat exchanger surface (arrow K) to be then sucked into the chimney N. The function of the heat exchanger M is to preheat the combustion air against the current with respect to gases entering through connection P and entering the
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combustion Q,
in the direction indicated by arrow H. The air supplied by the connector 12 'represents a part of the combustion air which is heated by cooling the screen 12.
The envelope is formed by the main tubular part
R as well as the front cover S and the rear cover
T, which can be removed, as well as by the upper U-shaped closure of the exchanger M, which can also be removed, so that access and removal of the bulkhead M is made easier for cleaning work.
The smoke passages are at the bottom of the bulkhead M, so that the soot falls to the bottom and can be removed by a water jet or by blowing (eg by providing suitable openings).
Between the R part of the casing and the front cover
S is installed a metal partition 20, to keep the hot gas zone separated from the combustion air inlet zone to the burners.
The outer collectors have at each point of connection of the tubes, on the wall opposite the junction point, removable plugs 21 allowing cleaning and possible replacement.
The entire tube bundle can be easily disassembled by removing the casing cover.
The outer collectors can consist of individual annular elements, or (as shown at the bottom of Figure 1) of a single annular element, with an intermediate tubular wall for the two collectors.
The passages for the combustion gases can be provided on the outside by reducing the tubes at their end, by flattening them (figure 7) or by means of a radial inclination, as shown below, to right, in figure 1.
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In the exemplary construction shown, the outer manifolds and the plugs 21 are practically out of contact with the hot combustion gases.
The tube bundle of the boiler can also be formed by the assembly of individual parts, the manifold then consisting of several parts connected to each other by tubes 22, as shown in Figure 6, which represents a variant with the following arrangement of tubes a rectangle.
The tubular bundle described makes it possible to avoid any masonry in refractory material for the formation of the combustion chamber.
The construction of the tube bundle constituting the boiler may also depart from the exemplary embodiment shown, without thereby departing from the scope of the invention and therefore delimited by the protection provided to the latter.
The envelope can, for example, consist of two parts opening in a horizontal plane for the withdrawal of the tubes from the top. The arrangement of the tubes and the walls in the collectors can also be provided such that the continuous circulation of the liquid can take place not only through a single duct but also through two or more tubes. The boiler can also operate with vertical axis tubes, instead of the horizontal axis ones shown.
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