Chaudière verticale à basse pression. Dans certaines chaudières verticales multi tubulaires à foyer intérieur, on fait usage de tubes placés côte à côte sur tout le pour tour, mais disposés pour que les gaz puissent passer entre la partie haute des tubes pour se rendre par un parcours descendant au- dessous et au centre de la chaudière.
On assure ainsi la parfaite répartition des gaz sur les surfaces de chauffe par une action uniforme du tirage sur tous les élé ments gazeux.
Cette disposition, qui donne les meilleurs zésultats, présente toutefois l'inconvénient de la multiplicité des tubes et des tampons de pose.
La présente invention a pour but d'y re médier, pour les chaudières basse-pression; tout en conservant la même parfaite réparti tion des gaz sur les surfaces de chauffe.
Cette invention a pour objet une chau dière verticale à basse pression, caractérisée par deux chemises d'eau concentriques, par un plafond amovible commun, par des pas sages de répartition des gaz disposés au tra- vers de la partie supérieure de la chemise intérieure, sur tout son pourtour, et par un dispositif tendant à diriger les gaz vers la surface interne de la chemise intérieure, le tout dans le but de forcer les gaz à lécher toutes les surfaces de chauffe.
Cette disposition permet de supprimer la paroi extérieure en matières réfractaires, rem placée par la chemise -extérieure, d'on il ré sulte une grande facilité de nettoyage ainsi qu'une réduction des frais de construction et d'entretien.
Quatre formes d'exécution de la chaudière faisant l'objet de l'invention sont représen tées, à titre d'exemples, au dessin ci-annexé.
La fig. 1 est une coupe verticale diamé trale de la première forme d'exécution consti tuée par une chaudière d'eau chaude.
La fig. 2 est un détail du plafond amo vible commun aux deux chemises d'eau.
La fig. 3 est une vue en plan de ladite chaudière.
La fig. 4 comporte deux demi-coupes hori zontales suivant<B>M -N</B> et 0-P de fig. 1: La fig. 5 est une coupe verticale diamé trale de la seconde forme d'exécution consti tuée par une chaudière vapeur basse-pression.
La fig. 6 en est un détail en coupe hori zontale concernant l'obturation du circuit des gaz, suivant<I>A-B</I> de fig. 5.
La fig. 7 en est une vue en plan.
La fig. 8 comporte deux demi-coupes horizontales suivant C-D et E-F de fig. 5. La fig. 9 comporte deux demi-coupes horizontales suivant <I>1-J</I> et G-H des fig. 1 et 5.
La fig. 10 est une coupe verticale diamé trale de la troisième forme d'exécution cons tituée par une chaudière à eau chaude et à magasin de combustible.
La fig. 11 en est une vue en plan.
La fig. 12 en est une coupe horizontale suivant Q-R de fig. 10.
La fig. 13 est une coupe verticale dia métrale de la quatrième forme d'exécution. La fig. 14 est un détail, en coupe, suivant A-B de la fig. 13.
La fig. 15 est une élévation prise depuis la droite de la fig. 13.
La fig. 16 est une coupe suivant M-N de la fig. 15.
La fig. 17 est une vue en plan. de la chaudière.
La fig. 18 comporte deux demi-coupes horizontales suivant C-D et E-F de la fig. 13.
La fig. 19 comporte deux demi-coupes horizontales suivant<I>1-J</I> et G-H de la fig. 13.
La chaudière des fig. 1, 2, 3, 4 et 9 est constituée principalement par deux chemises d'eau concentriques 1 et 2 entre lesquelles est ménagé un espace annulaire 3 de section suffisante pour l'écoulement des gaz sur tout le pourtour vers le dessous et au centre 4 de la chaudière. La chemise intérieure 1 com porte, au travers de sa partie haute, une série de tubes 5 sertis entre les deux tôles de la chemise, ces tubes faisant communiquer la chambre de combustion centrale avec l'espace annulaire 3, les gaz se déplaçant suivant les flèches f.
I1 y a deux rangs de tubes 5 placés en quinconce afin de répartir les gaz uniformé ment sur les tôles, ce qui est obtenu à coup sûr par le fait que la section inférieure 4 de départ à la cheminée est placée au centre de la chaudière, de telle sorte que l'action du tirage se fait sentir uniformément sur tous les orifices de communication avec le par cours descendant des gaz.
La chemise intérieure comporte à la base un fond plat 6 entretoisé. Le plafond de la chaudière est constitué par un caisson 7 amo vible relié aux chemises d'eau par des tubu lures 8 et 9.
Les tubulures 8 relient la chemise 1 à une saillie 10 du plafond 7 pour trouver la place nécessaire à leur implantation.
Les tubulures 9 relient la chemise 2 à la base du plafond afin de pouvoir assurer la vidange de ce dernier.
Le circuit de l'eau est ainsi très bien dé fini suivant les flèches F. L'eau entre dans la base 6 et dans la chemise 2 par une tuyau terie 11 (fig. 1 et 9), monte dans les chemises 1 et 2 et se rend au départ 12 par le pla fond 7.
Divers modes de combustion peuvent des servir la chaudière. Par exemple, un type de grille fixe ou oscillante 23 (fig. 10), avec les portes de chargement et de cendrier habi tuelles, et surmontée d'un dispositif tendant à diriger les gaz vers la surface interne de la chemise intérieure. Dans la chaudière re présentée en fig. 10, c'est le cône de charge 24 qui remplace une plaque 14 de la fig. 1 pour diriger les gaz vers la. surface interne de la chemise intérieure.
Ou bien une grille tournante à charge ment automatique, qui s'installera au-dessous de la chaudière, avec les variantes de cons- truction utiles pour que la flamme se déve loppe dans la chambre de combustion centrale 13. Ou bien par un avant-foyer dont les flammes entrent suivant les flèches f pour se développer dans une chambre 15 entre le fond 6 et un plateau réfractaire 14.
Ce dernier laisse sur presque tout le pour tour le jeu nécessaire au passage des gaz qui montent ainsi au long de la tôle intérieure de la chemise 1 pour rejoindre les tubes 5 qui les conduisent dans le parcours descen dant. Cette disposition amène la nappe chaude assez près des tôles pour assurer la meil leure absorption des calories. Un cadre en réfractaire 16 empêche toute communication directe entre l'arrivée de gaz et le parcours descendant.
Il est à remarquer que la marche des gaz ainsi déterminée fait lécher les parois les moins chaudes des chemises par les gaz les moins chauds, ce qui est particulièrement économique.
Il en résulte en effet l'abaissement au minimum possible de la température des gaz à la sortie, d'où un rendement très élevé.
D'autre part, la parfaite répartition des éléments gazeux sur toute la surface de chauffe assure une production inégalée au mètre carré de cette surface.
Un autre avantage qui découle de ce cir cuit des gaz, c'est la chute dans une zone neutre 17 qu'ils traversent par un coude brus que des particules solides qu'ils entraînent. Ces dépôts sont enlevés par des portes 41.
Les cendres qui se déposent dans la cham bre 15 seront enlevées par deux orifices 18 et 19 placés face à face et obturés chacun par une porte jointive de manceuvre facile.
Une autre particularité du circuit des gaz est encore à signaler.
L'espace annulaire 3 qui sépare les deux chemises 1 et 2 est obturé en haut par des pièces plates 21 faisant normalement joint, mais elles sont amovibles pour permettre le nettoyage par le haut des tôles qui constituent le deuxième parcours 3 des gaz.
La même disposition est adoptée pour le nettoyage de la tôle circulaire de la cham bre 13.
A cet effet, le plafond est d'un diamètre inférieur à celui de la chambre 13 et il porte des tôles 20 soudées en forme de consoles qui lui permettent de prendre appui sur la che mise 1, cette dernière prenant de la même manière appui sur. la chemise 2. La fig. 2 montre une forme de ces plaques d'obturation. Le secteur 21 est serré sur la chemise par un écrou à oreilles pour assurer son refroi dissement et porte une plaquette 22 qui main tient un joint assez souple, amiante ou feuille de plomb par exemple.
La disposition de la chambre 15 pour l'arrivée des flammes est particulièrement intéressante pour le cas d'emploi de la chauffe au mazout.
L'utilisation des calories y gagnera comme dans le cas où l'on utilise du charbon.
Dans une chaudière de petites dimensions, telle que celle représentée en fig. 10, 11 et 12, il peut être fait usage d'un dispositif de chargement continu de la grille 23 par magasin de combustible, ce dispositif étant prévu principalement pour l'emploi des an- t hracites ou charbons analogues.
A cet effet, le plafond amovible est transformé en magasin conique prolongé à l'intérieur par un cône 24 en tôle. Ce cône remplit en outre la fonction de dispositif tendant à diriger les gaz vers la surface interne de la chemise intérieure. Il porte un orifice 25 permettant de vider l'eau éven tuellement par aspiration, toutes les autres parties de la chaudière ayant leur vidange naturelle.
Le circuit d'eau suivant les flèches F est approprié à la construction.
Le cône 24 forme une chemise alimentée par la chemise extérieure 26 par une tubu lure 27, le départ se faisant par une série de tubulures 28 qui relient le dessus des che mises à un départ 29 disposé suivant les circonstances de l'installation générale.
Cette chaudière comporte un socle creux 40 servant à l'évacuation des gaz suivant les flèches f qui en définissent le circuit.
Dans le cas des chaudières vapeur basse- pression, la montée de la vapeur provoque un bouillonnement qui contrarie la descente de l'eau. Il faut donc établir une circulation spéciale.
A cet effet, dans la chaudière des fig. 5, 6, 7, 8 et 9, les chemises d'eau sont parta- Bées concentriquement en deux compartiments par une tôle mince 31. Dans le compartiment 32 qui reçoit le coup de feu direct, la va peur peut ainsi s'élever sans obstacle, tandis que l'eau redescend facilement dans le com partiment adjacent, dont la production de vapeur est beaucoup moindre.
La même disposition est réalisée dans la chemise extérieure. Le retour d'eau conden sée de l'installation se fait, d'une part, au- dessous de la chemise intérieure suivant flèche F, d'autre part, à la base de la che mise extérieure, par un tuyau 11 (fig. 9).
Cette dernière est au surplus reliée di rectement à la base du plafond par une tubu lure 33, grâce à des échancrures 34 (fig. 6) réservées à la partie haute des chemises, afin de permettre le soulèvement du plafond 35 qui forme réservoir de vapeur et qui repose simplement sur le dessus de la chemise inté rieure par des consoles.
La vapeur de chacune des chemises passe dans le plafond 35 par quelques tubulures 36 soudées sur le pourtour du plafond et venant se relier par des brides aux tubu lures correspondantes des chemises.
Les espaces annulaires entre les chemises d'eau sont obturés par des plaques plates amovibles jointives 21 comme dans le cas de la chaudière eau chaude (fig. 2). Mais dans le cas de chaudière à vapeur basse-pression, il y a un ciel de vapeur qui ne doit pas être atteint par les gaz chauds.
A cet effet, on soude des lamelles verti cales 37 contre les chemises, afin qu'elles servent d'appui à des briques réfractaires 38 placées à la hauteur convenable et que l'on enlèvera en même temps que les plaques supérieures, pour effectuer le brossage ver tical des tôles.
D'autre part, l'obturation des échancrures 34 qui permettent l'entrée de l'eau à la base du plafond est faite également par de la matière réfractaire jointive 39.
Dans la chaudière des fig. 13 à 19, la chemise extérieure 2 est utilisée comme ré chauffeur en y faisant passer toute l'eau de retour de l'installation avant son entrée à la base de la chemise intérieure 1.
Une conduite de retour 51 aboutit à la chemise .extérieure 2 fonctionnant comme ré chauffeur. Le haut de cette chemise est relié par des coudes extérieurs 36 au plafond de. chauffe commun 35 relié lui-même à la base de la chemise intérieure 1 par une conduite 50 et le fond de chauffe 6. Un tuyau 52 relie, en outre, le haut de la chemise 2 à la conduite 50.
Le fonctionnement de cette chaudière est. le suivant: Sous l'action des gaz les plus chauds qui pénètrent dans la chambre centrale suivant les flèches f, la vapeur produite s'élève dans la chemise 1 et passe dans le plafond réser voir 35 par une série de tubes 36 de section convenable. Dans le mouvement plus ou moins violent ainsi réalisé, il y a entraînement d'une certaine quantité d'eau qui retombe sur le plan d'eau du réservoir 35 et fait retour au fond de la chemise 1 par le tuyau exté rieur 50.
La vapeur produite s'en va dans l'ins tallation et elle est remplacée dans la che mise 1 par l'eau du réchauffeur qui la reçoit à sa base par la tubulure 51 et la livre très chaude à sa partie haute par le tuyau 52.
La vapeur qui s'élève dans la chemise 1 doit passer entre les tubes de fumée 5 qui relient la chambre de combustion centrale au second parcours des gaz. Afin de donner un maximum de section à ce passage, on écarte davantage ces tubes et on en installe trois rangs pour trouver la section néces saire.
Low pressure vertical boiler. In some vertical multi-tubular boilers with an internal combustion chamber, use is made of tubes placed side by side all around the tower, but arranged so that the gases can pass between the upper part of the tubes to reach a path descending below and in the center of the boiler.
This ensures the perfect distribution of the gases on the heating surfaces by a uniform action of the draft on all the gaseous elements.
This arrangement, which gives the best results, however has the drawback of the multiplicity of tubes and laying pads.
The object of the present invention is to remedy this, for low-pressure boilers; while maintaining the same perfect distribution of the gases over the heating surfaces.
The object of this invention is a low pressure vertical boiler, characterized by two concentric water jackets, by a common removable ceiling, by gas distribution steps arranged through the upper part of the inner jacket, around its entire periphery, and by a device tending to direct the gases towards the internal surface of the inner jacket, the whole with the aim of forcing the gases to lick all the heating surfaces.
This arrangement makes it possible to eliminate the outer wall of refractory materials, replaced by the outer jacket, resulting in great ease of cleaning and a reduction in construction and maintenance costs.
Four embodiments of the boiler forming the subject of the invention are shown, by way of examples, in the accompanying drawing.
Fig. 1 is a vertical diametral section of the first embodiment constituted by a hot water boiler.
Fig. 2 is a detail of the removable ceiling common to the two water jackets.
Fig. 3 is a plan view of said boiler.
Fig. 4 comprises two horizontal half-sections following <B> M -N </B> and 0-P of fig. 1: Fig. 5 is a vertical diametral section of the second embodiment constituted by a low-pressure steam boiler.
Fig. 6 is a detail in horizontal section concerning the obturation of the gas circuit, according to <I> A-B </I> of FIG. 5.
Fig. 7 is a plan view.
Fig. 8 comprises two horizontal half-sections along C-D and E-F of fig. 5. FIG. 9 comprises two horizontal half-sections following <I> 1-J </I> and G-H of fig. 1 and 5.
Fig. 10 is a vertical diametral section of the third embodiment consisting of a hot water boiler and fuel store.
Fig. 11 is a plan view.
Fig. 12 is a horizontal section along Q-R of FIG. 10.
Fig. 13 is a vertical cross section of the fourth embodiment. Fig. 14 is a detail, in section, along A-B of FIG. 13.
Fig. 15 is an elevation taken from the right of FIG. 13.
Fig. 16 is a section along M-N of FIG. 15.
Fig. 17 is a plan view. of the boiler.
Fig. 18 comprises two horizontal half-sections along C-D and E-F of FIG. 13.
Fig. 19 comprises two horizontal half-sections following <I> 1-J </I> and G-H of FIG. 13.
The boiler of fig. 1, 2, 3, 4 and 9 consists mainly of two concentric water jackets 1 and 2 between which an annular space 3 of sufficient cross-section is formed for the flow of gases over the entire periphery towards the bottom and in the center 4 of the boiler. The inner jacket 1 com carries, through its upper part, a series of tubes 5 crimped between the two sheets of the jacket, these tubes communicating the central combustion chamber with the annular space 3, the gases moving according to the arrows f.
There are two rows of tubes 5 placed in staggered rows in order to distribute the gases uniformly over the sheets, which is undoubtedly obtained by the fact that the lower section 4 starting from the chimney is placed in the center of the boiler, so that the pulling action is felt uniformly on all the orifices of communication with the downward course of the gases.
The inner liner has a cross-braced flat bottom 6 at the base. The ceiling of the boiler is made up of a removable box 7 connected to the water jackets by pipes 8 and 9.
The pipes 8 connect the jacket 1 to a projection 10 of the ceiling 7 to find the space required for their installation.
The pipes 9 connect the jacket 2 to the base of the ceiling in order to be able to ensure the emptying of the latter.
The water circuit is thus very well defined according to the arrows F. The water enters the base 6 and the jacket 2 through a terie pipe 11 (fig. 1 and 9), rises in the jackets 1 and 2 and goes to start 12 by the bottom 7.
Various combustion modes can serve the boiler. For example, a type of fixed or oscillating grid 23 (fig. 10), with the usual loading and ashtray doors, and surmounted by a device tending to direct the gases towards the internal surface of the inner jacket. In the boiler shown in fig. 10, it is the load cone 24 which replaces a plate 14 of FIG. 1 to direct the gas towards. inner surface of the inner liner.
Or a revolving grate with automatic loading, which will be installed below the boiler, with the construction variants useful for the flame to develop in the central combustion chamber 13. Or by a front. hearth whose flames enter following arrows f to develop in a chamber 15 between the bottom 6 and a refractory plate 14.
The latter leaves almost all the way around the play necessary for the passage of the gases which thus rise along the inner sheet of the jacket 1 to join the tubes 5 which lead them in the descending path. This arrangement brings the hot sheet close enough to the sheets to ensure the best absorption of calories. A refractory frame 16 prevents any direct communication between the gas inlet and the downward path.
It should be noted that the rate of the gases thus determined causes the less hot walls of the jackets to lick by the less hot gases, which is particularly economical.
This in fact results in lowering the temperature of the gases at the outlet to the minimum possible, resulting in very high efficiency.
On the other hand, the perfect distribution of gaseous elements over the entire heating surface ensures unequaled production per square meter of this surface.
Another advantage which results from this circuit cooks gases, it is the fall in a neutral zone 17 which they cross by an abrupt bend only of the solid particles which they entrain. These deposits are removed by doors 41.
The ashes which are deposited in the chamber 15 will be removed by two openings 18 and 19 placed face to face and each closed by an adjoining door of easy maneuvering.
Another peculiarity of the gas circuit is still to be noted.
The annular space 3 which separates the two liners 1 and 2 is closed at the top by flat parts 21 normally forming a joint, but they are removable to allow cleaning from above the sheets which constitute the second path 3 of the gases.
The same arrangement is adopted for cleaning the circular sheet of chamber 13.
For this purpose, the ceiling is of a diameter smaller than that of the chamber 13 and it carries sheets 20 welded in the form of consoles which allow it to rest on the che setting 1, the latter bearing in the same way on . the sleeve 2. FIG. 2 shows one form of these blanking plates. The sector 21 is clamped on the sleeve by a wing nut to ensure its cooling and carries a plate 22 which hand holds a fairly flexible seal, asbestos or lead foil for example.
The arrangement of the chamber 15 for the arrival of the flames is particularly interesting for the use of oil heating.
The use of calories will gain as in the case of using charcoal.
In a small boiler, such as that shown in fig. 10, 11 and 12, use may be made of a device for continuously loading the grid 23 by fuel store, this device being provided mainly for the use of anthracites or similar coals.
For this purpose, the removable ceiling is transformed into a conical magazine extended inside by a cone 24 made of sheet metal. This cone also fulfills the function of a device tending to direct the gases towards the internal surface of the inner jacket. It carries an orifice 25 making it possible to empty the water, if necessary, by suction, all the other parts of the boiler having their natural drain.
The water circuit following arrows F is suitable for construction.
The cone 24 forms a jacket supplied by the outer jacket 26 by a pipe 27, the departure being made by a series of pipes 28 which connect the top of the chees put to a departure 29 arranged according to the circumstances of the general installation.
This boiler comprises a hollow base 40 serving for the evacuation of the gases along the arrows f which define the circuit.
In the case of low-pressure steam boilers, the rise in steam causes bubbling which impedes the descent of the water. It is therefore necessary to establish a special circulation.
To this end, in the boiler of fig. 5, 6, 7, 8 and 9, the water jackets are divided concentrically into two compartments by a thin sheet 31. In the compartment 32 which receives the direct shot, the pressure can thus rise without obstacle, while the water easily descends into the adjacent compartment, which produces much less steam.
The same arrangement is made in the outer jacket. The return of condensed water from the installation is made, on the one hand, below the inner jacket according to arrow F, on the other hand, at the base of the outer jacket, by a pipe 11 (fig. . 9).
The latter is moreover connected directly to the base of the ceiling by a pipe 33, thanks to notches 34 (fig. 6) reserved for the upper part of the liners, in order to allow the ceiling 35 which forms a vapor reservoir to be raised. and which simply rests on top of the inner shirt by consoles.
The steam from each of the shirts passes into the ceiling 35 through a few pipes 36 welded around the perimeter of the ceiling and coming to be connected by flanges to the corresponding pipes of the shirts.
The annular spaces between the water jackets are closed by removable, contiguous flat plates 21 as in the case of the hot water boiler (fig. 2). But in the case of a low-pressure steam boiler, there is a vapor sky which must not be reached by the hot gases.
For this purpose, vertical lamellae 37 are welded against the liners, so that they serve as a support for refractory bricks 38 placed at the suitable height and which will be removed at the same time as the upper plates, to carry out the vertical brushing of the sheets.
On the other hand, the closure of the notches 34 which allow the entry of water at the base of the ceiling is also made by adjoining refractory material 39.
In the boiler of fig. 13 to 19, the outer jacket 2 is used as a reheater by passing all the return water from the installation through it before entering the base of the inner jacket 1.
A return line 51 leads to the outer jacket 2 functioning as a re driver. The top of this shirt is connected by outside elbows 36 to the ceiling of. common heater 35 itself connected to the base of the inner jacket 1 by a pipe 50 and the heating base 6. A pipe 52 further connects the top of the jacket 2 to the pipe 50.
The operation of this boiler is. the following: Under the action of the hottest gases which enter the central chamber following the arrows f, the vapor produced rises in the jacket 1 and passes into the tank ceiling see 35 by a series of tubes 36 of suitable section . In the more or less violent movement thus produced, there is entrainment of a certain quantity of water which falls back on the body of water of the reservoir 35 and returns to the bottom of the jacket 1 via the outer pipe 50.
The steam produced goes into the installation and is replaced in the socket 1 by the water from the heater which receives it at its base through the pipe 51 and delivers it very hot to its upper part through the pipe 52 .
The vapor which rises in the jacket 1 must pass between the smoke tubes 5 which connect the central combustion chamber to the second gas path. In order to give a maximum of section to this passage, we move aside these tubes further and we install three rows to find the necessary section.