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Chaudière pour la production d'eau chaude ou très chaude.
Les types les plus employés de chaudières servant la production de vapeur et au chauffage sont la chaudière à tubes de fumée et tubes de flamme ou la chaudière à tubes de fumée et à foyer, chaudières dans lesquelles les gaz de combastion, après avoir quitté la chambre de combustion, sont conduits dans un ou plusieurs carne aux , orientés parallèleme à l'axe longitudinal de la chaudière par un système de tubes de fumée, dans le dessein de transférer leur chaleur à l'eau
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'baignant les tubes de fumée et parvenir finalement a un cam d'lévacuation ou à la cheminée, refroidia à une température sortie que l'on s'efforce, pour des raisons économiques, de rendre aussi basse que possible.
Mais cea chaudières sont entachées d'un grave défait ! 1 celui des plaques tubulaires dans laquelle les tuten de fumée sont dudgeonnés ou aoudéa, et qui est la première
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surface à être léchée ou traversée par les gaz très chauds., sortant de la chambre de combustion, subit une contrainte thermique extrêmement élevée, du fait que ces gaz ont en cet endroit leur température initiale la plus élevée du processus consécutif de refroidissement, sur le chemin qu'ils vont parcourir dans les tubes de fumée.
Ceci conduit fréquemment à une surchauffe et à une surcontrainte du matériau constitu- tif de cette plaque tubulaire, ainsi que des extrémités de tubas qui y débouchent. 11 en résulte, en particulier dans les chaudières à plusieurs carneaux, que des fissurations trans- verses apparaissent qui exigent, pour que remède y soit appor- té, des réparations importantes et coûteuses.
Dans les chaudières à production de vapeur, le risque de surchauffe dont on vient de parler est moindre que dans les chaudières à production d'eau chaude ou très chaude, car les transferts de chaleur qui se font du côté de l'eau sont extrêmement importants du fait de la violente turbulence qu'entraîna la montée des bulles de vapeur, ce qui fait qu'à l'endroit où existe ur. fort apport calorifique des gaz de combustion s'oppose du cote de l'eau une reprise calerifique accrue parallèlement.
Il enest autrement dans le cas de chaudières de chauffage à grand volume d'eau destinées à la production d'eau chaude ou très chaude : bien que l'eau échauffée dans la chaudière et partant par une conduite d'aller soit, après refroidissement dans la traversée des radiateurs, renvoyée à la chaudière par une conduite de retour, le plus souvent au moyen d'une pompe, la vitesse d'écoulement de l'eau dans la chaudière ou le long des surfaces chauffantes de celle-ci, et;
surtout dans les chaudières de dimensions relativement grandes, est si réduite qu'on a pratiquement d'aussi faibles transferts de chaleur que si l'eau en contact avec les surfaces chauffan- tes était immobile et, faute d'un refroidissement suffisant du coté de l'eau, la plaque tubulalre du premier carneau faisant
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suite à la chambre de combustion est soumise à surchauffe.
Il est en outre possible que dans les chaudières qui travaillent sous faible pression statique d'eau et où la température de l'eau à son départ de la chaudière est proche du point d'ébullition, l'eau vienne en cet endroit à se vaporiser du fait de son faible mouvement. Il en résulte que dans le cas cù l'eau d'alimentation de la chaudière n'a pas été parfaitement traitée, du tartre et de la boue se déposent en particulier en cet endroit, ce qui fait que du coté de l'eau les transferts de chaleur soient encore plvs nettement réduits et que la surchauffe de la plaque tubulaire, ainsi que des extrémités correspondantes des tubes, atteint un degré anomal pour lequel la résistance mécanique du matériau constitutif est si fortement amoindrie que les dommages déjà' mentionnés sont à craindre.
A cela s'ajoute encore que dans le cas des chaudières de chauffage qui marchent au mazout ou au gaz et où, pour régler les apports calorifiques, les brûleurs travaillent souvent de façon intermittent, à une sur- chauffe de la plaque de faisceau lors d'une phase de fonctronnement les brûleurs, succède un refroidissaient de ladite plaque lors d'une phase d'arrêt de ces brûleurs, ce qui conduit à des contraintes alternées indésirables, en particulier de la plaque tubulaire et des extrémités correspondantes des tubes, et accélère le processus de détérioration de cette partie de la chaudière.
Dans ces conditions, la présente invention a pour objet, dans le cas d'une chaudière à eau chaude ou très chaude pourvue d'un tube de flamme ou d'un foyer et de tubes de fumée fixés dans des plaques tubulaires, en particulier si la chaudière marche au mazout ou au gaz, le retour du circuit d'eau mise en circulation par une pompe débouchant sur le dessus de la caisse à eau de la chaudière. de protéger, à contre les surchauffas et contre lesx dépota se faisant du
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cet' de l'eau, celle des plaques tubulaires 8owni1H; ;; li. contraintes, du fait qu'elle est la première surface à être léchée ou traversée par les gaz chauds sortant de la chambre de combustion.
A cette fin, suivant l'invention, le retour
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d'eau débouche dan3 une chambre qui cor--lxnlque avec la caisse à eau proprement dite de la chaudière et qui est disposée cfir.- tre celle des plaques tubulaires sur laquelle font tête les gaz chauds sortant de la chambre de combustion, avant de s'engager dans les tubes de fusée.
Suivant -ne autre caractéristique de l'invention, ladite chambre peut être forcée par une cloison que les tubes de fumée sont alenésà traverser en laissant des Jours suffisante pour permettre à l'eau de passer. Dans les chaudières
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dotée.} d'un tube de fla:--me de for.--e cylindrique ou due cinrmhre de cow'su3tion do 3e fortse, ladite 61scn suivant l'invention court :¯::t tuteur de cet espaça cj'li.:ri:1.:.;e u3;u'3 la partie irir4riez=-e 4e la caisse eau at laissa drg6e, à cet en(:!":t, u.e owerturo aE'¯: v:9.:1: le ?..'::;.3e de l'eau.
Il suffit d'ailleurs, :'.i'Ja.: l'ir;v'3:.o, de di3?03or ladite c1b dans la J2': ' : section à1 JlÙe àe ::'3 caisse : eau i=1 '¯ fOlt les :.;t3 do J.:::9, Ce::e <=1;.#mbr; "?3Y::.'.: à si çi;rtie 1: r:'ü:? \l:".1] .:.14 '13 "tu ;':-'2 :a:':?v:'. le 7c9;: 2 dl2 1E'fi;:.
Le ccrpt. d'eau .-:.i.39 en ci:'Cl3.ti(in ii.;'C:? 3i xeple au ..,o)"n.. 'l....r;.e :.1C, qui BSt e ;r :"é:--.ctJ l' ea- do circuit de retour d.a sy=t4ze de ct-.a,,:::-.e, est ¯s::z d:3 la C-u'..:!:le.^:.' s'.li V¯'1t l'invention, au ZC: te la plaT.e .le tnhuIs)¯^2 de telle façon ;'1.'3- la .3i;rqze c' aiif'tute e SJ?133 3 de fortes -du C.:Z de3 52 ::.e cc,¯-':n.-3-;i;-. c,Jrr#3?.o#de d- cl^,zé de l'eau, râce à une foi-te vitesse de c-1 rculati:;r. et aussi à la température la plus basse de l'eni :.;...-nt dans la chaudière, un de5 '2XtT'?.'GB¯^.t élevé de refroidisse- cent.
D'autre part, la dpvt e cet endroit de tartre et de boue est empêché du fait que par l'énergie cinétique du
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courant d'eau les dépôts de boue sont chassée en permanence, la cristallisation de tartre est évitée et on réalise l'écart de température le plus grand possible par rapport au point d'ébullition de l'eau de la chaudière, de sorte que la production de bulles de vapeur est rendue impossible.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de deux exemples de réalisation de chaudières de chauffage à tubes de fumée dotées des perfectionnements suivant l'invention, ainsi qu'à l'examen des dessins correspondants annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une première forme de réalisation ; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une seconde forme de réalisation.
La chaudière à deux carneaux de la figure 1 est pourvue d'un foyer cylindrique. Une porte de foyer 13 montée
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aVB:l';a.1easuent sur charnières porte un brûleur 2 à mazout ou à gaz qui souffla un mélange de combustible et d'air dans une direction sensiblement parallèle à celle de l'axe de la chambre de combustion cylindrique 3.
Les gaz de combustion sent
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contrains de rabr-cusser clienin sur la fond arrière de ladite 1 et X revenir vers l'avant en longeant les parois de la c::..b=a de =cr;'ou:3ti.Jn <t:; sens inverse à. celui du soufflage iôiti 1, peur ;r devina à nouveau de i2üo dans une chambre .le vG.i2' 15, '3.V"-1t ce SI er:'.:l.;er deze des tubes de fumée 6, qui sent disposa tcut auteur ce la c':13.!:.ora cylindrique 3 G';1-v?oet un cylindre fictif coaxial à celle-ci, tubes par les:.l213 ils V0n vers l'arriére de la chaudière par un tj2: de ect:0n longitudinale, parviennent à une bote à f,.:-2, 3t sont c,n#d;;1a ¯na.?.-et nar une ouverture d'évacuation Tare ;Ine ché#in4e. Aitcar de la Cla;::, de combustion 3 et autour des tuje9 de "\.":1J.;! 6, se trouve une caisse à eau à laquelle les gaz de combustion transférant leur chaleur.
La plaque tubulaire 5 est celle qui subit les contraintes
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-;nerml.ques .Les plus élevées, car 2es gaz- gorzsnz ae -La cnamore. de combustion lèchent et traversent cette paroi à leur tempéra- ture la plus élevée. L'eau échauffée par la chaudière sort de celle-ci par une conduite d'aller, est refoulée par une pompe à travers les radiateurs et revient à la chaudière, refroidie, par une conduite de retour 11. Conformément à l'invention, ce circuit d'eau est, dans la région de la plaque tubulaire 5 soumis aux plus fortes contraintes thermiques, amené à passer dans une chambre sépares 20, de façon que la partie chauffante fortement contrainte de la plaque 5 soit refroidie par de l'eau à vitesse relativement élevée et à température relativement bas- se.
La chambre séparée 20 est formée par une cloison 19 qui court tout autour de la chambre de combustion 3 et laisse dégagée à sa partie inférieure une ouverture 21 permettant à l'eau de revenir dans la caisse à eau proprement dite. L'eau peut aussi revenir dans cette caisse à eau de la chaudière en sortant de la chambre 20 au long des tubes de t'usée 6 qui traversent la cloison 19 avec un jour suffisant.
On a représenté à la figure 2 une chaudière dans laquelle les gaz sortant de la chambreà combustion 3 pénétrant dans une chambre de renvoi 4, dans laquelle ils rebroussent
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chemin, ail suivant les flèches en trait 1vlte=rc<pu de la figure l2céQt la plaque tabulaire 5 et reviennent vers l'avant 'lar.s les tubes de fW-:i4e 6 '::.ui débouchent è,2ns ladite plaqua 5.
Da.'i3 cette iCl".':.'? de r't8i1.5.'¯'.:1C:'¯ également une cloiso.. 19 fOY".:J8 une chambre d'eau 20 dioes laquelle débouche la conduite de 2tc'.lr 11 et quj. sert .a refroiair la plaque 5. l'es tabes de ftt11ée 6 traversent la cloison 19 av-c un jour. La chambre ,GJ3iCr.'9 20 s'étend da.:-.s toute la rJ.icn de section droite de la caisse à e'u, dx;3 è..wF¯'.''2, : '7-:1,. C'WSGS'S des tubas de ±:zie 6 et elle est -3ar le bas.
3 :; V 3 si D l C A T 1 0 lui '3 1 0 '';':::'<'1:,di0 ;1 ¯w.?i:: t ¯ in .11 et: ou frés chaude, CU::-'y.:3 1 '1ù'"1 .l""..l"'0 l:':: fl2- ¯:..;: eu d'un G'Z' ¯ : de ü ¯3 c
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Boiler for the production of hot or very hot water.
The most widely used types of boilers for steam production and heating are the fire tube and flame tube boiler or the fire tube and hearth boiler, boilers in which the combustion gases, after leaving the chamber of combustion, are conducted in one or more heaters, oriented parallel to the longitudinal axis of the boiler by a system of smoke tubes, with the aim of transferring their heat to the water
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'bathing the smoke tubes and eventually reaching an exhaust cam or chimney, cooled to an outlet temperature which, for economic reasons, efforts are made to keep as low as possible.
But these boilers are seriously damaged! 1 that of the tube plates in which the smoke tuten are enlarged or aoudéa, and which is the first
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the surface to be licked or crossed by the very hot gases, leaving the combustion chamber, undergoes an extremely high thermal stress, due to the fact that these gases have in this place their highest initial temperature of the subsequent cooling process, on the path they will travel through the smoke tubes.
This frequently leads to overheating and over-stressing of the material constituting this tube plate, as well as of the tube ends which open into it. As a result, especially in multi-flue boilers, transverse cracks appear which require extensive and costly repairs to be remedied.
In boilers with steam production, the risk of overheating just mentioned is less than in boilers with hot or very hot water production, because the heat transfers which take place on the water side are extremely important. due to the violent turbulence caused by the rise of the steam bubbles, so that where ur exists. high calorific input from the combustion gases is opposed to the water side an increased calerific uptake at the same time.
It is different in the case of heating boilers with a large volume of water intended for the production of hot or very hot water: although the water is heated in the boiler and leaving through a supply pipe either, after cooling in the flow through the radiators, returned to the boiler by a return pipe, most often by means of a pump, the speed of flow of water in the boiler or along the heating surfaces thereof, and;
especially in boilers of relatively large dimensions, is so small that there are practically as low heat transfers as if the water in contact with the heating surfaces were stationary and, for lack of sufficient cooling on the side of the heater. water, the tube plate of the first flue making
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as a result the combustion chamber is subject to overheating.
It is also possible that in boilers which work under low static water pressure and where the temperature of the water leaving the boiler is close to the boiling point, the water at this point will vaporize. due to its weak movement. As a result, in the case where the boiler feed water has not been perfectly treated, scale and sludge are deposited in particular in this place, which causes the water side heat transfers are still significantly reduced and the overheating of the tube sheet, as well as the corresponding ends of the tubes, reaches an anomalous degree for which the mechanical resistance of the constituent material is so greatly reduced that the damage already mentioned is to be feared .
In addition, in the case of heating boilers which operate on oil or gas and where, to regulate the heat inputs, the burners often work intermittently, overheating of the beam plate during 'a phase of operation of the burners, follows a cooled of said plate during a stop phase of these burners, which leads to undesirable alternating stresses, in particular of the tube plate and the corresponding ends of the tubes, and accelerates the process of deterioration of this part of the boiler.
Under these conditions, the present invention relates to, in the case of a hot or very hot water boiler provided with a flame tube or a hearth and smoke tubes fixed in tube sheets, in particular if the boiler operates on oil or gas, the return of the water circuit circulated by a pump opening onto the top of the boiler water box. to protect against overheating and against depositing
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this' of water, that of the tube plates 8owni1H; ;; li. constraints, because it is the first surface to be licked or crossed by the hot gases leaving the combustion chamber.
To this end, according to the invention, the return
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water flows into a chamber which cor - lxnlque with the actual water box of the boiler and which is arranged to be that of the tube plates on which the hot gases coming out of the combustion chamber head, before engage in the rocket tubes.
According to another characteristic of the invention, said chamber can be forced by a partition which the smoke tubes are alenésà cross, leaving sufficient days to allow the water to pass. In the boilers
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endowed.} with a flask tube: - me of cylindrical shape or due to the 3rd fortress cow'su3tion cinrmhre, said 61scn according to the invention runs: ¯ :: guardian of this space cj'li .: ri: 1.:.; e u3; u'3 the part irir4riez = -e 4th the water box was left drg6e, at this in (:! ": t, ue owerturo aE'¯: v: 9 .: 1: the? .. '::;. 3rd water.
It suffices, moreover,: '. I'Ja .: ir; v'3: .o, from di3? 03or said c1b in J2': ': section à1 JlÙe àe ::' 3 case: water i = 1 '¯ fOlt les:.; T3 do J.:::9, Ce :: e <= 1;. # Mbr; "? 3Y ::. '.: to si çi; rtie 1: r:' ü :? \ l:". 1].:. 14 '13 "tu; ': -' 2: a: ':? v : '. the 7c9 ;: 2 dl2 1E'fi;:.
The ccrpt. of water .- :. i.39 in ci: 'Cl3.ti (in ii.;' C :? 3i xeple au .., o) "n .. 'l .... r; .e:. 1C, which BSt e; r: "é: -. CtJ the ea- do return circuit da sy = t4ze de ct-.a ,, ::: -. E, is ¯s :: zd: 3 la C-u '..:!: The. ^ :.' s'.li V¯'1t the invention, at ZC: te la plaT.e .le tnhuIs) ¯ ^ 2 in such a way; '1.'3- la .3i; rqze c' aiif'tute e SJ? 133 3 strong -du C.:Z de3 52 ::. E cc, ¯ - ': n.-3-; i; -. c, Jrr # 3? .o # d- cl ^, zed water, thanks to a faith-te speed of c-1 rculati:; r. and also at the lowest temperature of the eni:.; ...- nt in the boiler, a high de5 '2XtT'?. 'GB¯ ^ .t of cooling.
On the other hand, the dpvt e this place of scale and mud is prevented because by the kinetic energy of the
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stream of water the sludge deposits are constantly removed, crystallization of scale is avoided and the greatest possible temperature deviation from the boiling point of the water in the boiler is achieved, so that the production of vapor bubbles is made impossible.
The invention will be better understood on reading the following description of two embodiments of heating boilers with smoke tubes provided with the improvements according to the invention, as well as on examining the corresponding accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view in partial longitudinal section of a first embodiment; - Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 of a second embodiment.
The two-flue boiler in Figure 1 is provided with a cylindrical hearth. A fireplace door 13 mounted
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aVB: the hinged a.1easuent carries an oil or gas burner 2 which blows a mixture of fuel and air in a direction substantially parallel to that of the axis of the cylindrical combustion chamber 3.
The combustion gases smell
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forced to rabr-cusser clienin on the rear bottom of said 1 and X return to the front along the walls of the c :: .. b = a de = cr; 'or: 3ti.Jn <t :; opposite direction to. that of the blowing iôiti 1, fear; r guessed again from i2üo in a chamber .le vG.i2 '15,' 3.V "-1t this SI er: '.: l.; er deze of smoke tubes 6, which feels the author disposed of this: 13.!:. cylindrical ora 3 G '; 1-v? oet a fictitious cylinder coaxial with this one, tubes by the: .l213 they V0n towards the rear of the boiler by a tj2: from ect: 0n longitudinal, reach a box at f,.: - 2, 3t are c, n # d ;; 1a ¯na.? .- and nar an evacuation opening Tare; Ine ché # in4e. Aitcar de la Cla; ::, combustion 3 and around the tuje9 of "\.": 1J.;! 6, there is a water box to which the combustion gases transfer their heat.
The tube plate 5 is the one which is subjected to the
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-; nerml.ques. The highest, because 2es gaz- gorzsnz ae -La cnamore. of combustion lick and pass through this wall at their highest temperature. The water heated by the boiler leaves the latter via a supply pipe, is delivered by a pump through the radiators and returns to the boiler, cooled, via a return pipe 11. According to the invention, this The water circuit is, in the region of the tube plate 5 subjected to the greatest thermal stresses, made to pass into a separate chamber 20, so that the highly stressed heating part of the plate 5 is cooled by water at relatively high speed and at relatively low temperature.
The separate chamber 20 is formed by a partition 19 which runs all around the combustion chamber 3 and leaves open at its lower part an opening 21 allowing water to return to the water box proper. The water can also return to this boiler water box by leaving the chamber 20 along the exhaust tubes 6 which pass through the partition 19 with sufficient light.
There is shown in Figure 2 a boiler in which the gases leaving the combustion chamber 3 entering a return chamber 4, in which they return
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path, garlic following the arrows in line 1vlte = rc <pu of figure l2céQt the tabular plate 5 and return to the front 'lar.s the tubes of fW-: i4e 6' ::. ui open to, 2ns said plate 5.
Da.'i3 this iCl ". ':.'? De r't8i1.5.'¯ '.: 1C:' ¯ also a partition .. 19 fOY".: J8 a 20 dioes water chamber which opens the conduct of 2tc'.lr 11 and quj. serves. to refresh the plate 5. the ftt11ée tables 6 cross the partition 19 bc one day. The chamber, GJ3iCr.'9 20 extends da.:-.s all the right section rJ.icn of the body to e'u, dx; 3 è..wF¯ '.' '2,:' 7 -: 1 ,. C'WSGS'S tubas of ±: zie 6 and she is -3ar the bottom.
3:; V 3 if D l CAT 1 0 lui '3 1 0' ';' ::: '<' 1:, di0; 1 ¯w.? I :: t ¯ in .11 and: or hot frés, CU :: -'y.: 3 1 '1ù' "1 .l" ".. l" '0 l:' :: fl2- ¯: ..;: eu of a G'Z '¯: of ü ¯3 c
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