Chaudière tubulaire. La présente invention se rapporte aux chaudières tubulaires comprenant une cham bre de combustion et un faisceau entre les quels est, disposée une cloison.
Dans les chaudières usuelles de ce type, la distribution des fumées entre les tubes de la chaudière est irrégulière, certains tubes n'étant plus balayés par les gaz chauds, ce qui diminue le rendement de la chaudière. Il se produit également un manque d'uniformité de la température des fumées entrant dans le faisceau tubulaire. Lorsque la chaudière est alimentée en charbon pulvérisé, notamment, les tubes qui se trouvent soumis à la circula tion la plus intense risquent de se couvrir de cendres, ce qui contribue encore à diminuer le rendement et nécessite un nettoyage fré quent.
En outre, cette répartition irrégulière des fumées risque d'avoir un effet fâcheux sur le fonctionnement et la tenue d'un surchauffeur.
La présente invention a pour objet une chaudière tubulaire du type indiqué, dans laquelle ces inconvénients peuvent être évités.
La chaudière tubulaire suivant l'invention, qui comprend une chambre de combustion et un faisceau entre lesquels est disposée une cloison, est caractérisée en ce que ladite cloi son comporte à une extrémité une entrée de fumées vers ledit. faisceau à partir de ladite chambre et en ce que ladite entrée est munie d'un déflecteur pour les fumées. Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont décrites, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel: La fi-. l est une coupe verticale d'une chaudière équipée suivant l'invention.
La fig. \? est. une coupe horizontale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 représente en coupe verticale sui vant la ligne 3-3 de la fig. 4, une chaudière présentant une variante.
La fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne 4--4 de la fig. <B>3.</B>
La fi-. 5 est une vue fragmentaire en plan d'une disposition analogue à celle de la fig. 4. La fig. 6 est une vue en coupe d'une autre disposition.
La fig. 7 est. une vue fragmentaire suivant. la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une variante en coupe ver ticale.
La chaudière représentée par les fi g. 1 et comprend un bâti de section transversale rectangulaire ayant des parois verticales 10 et 12 frontale et. postérieure respectivement, des parois verticales latérales 13 et 14 et un toit. 15. L'espace intérieur est divisé par une cloison verticale 16, l'espace se trouvant d'un côté de la cloison servant. de chambre de com bustion 17 et celui de l'autre côté formant, un passage 18 recevant les fumées chaudes venant. de la chambre de combustion 17.
Des brîileurs 19 sont placés dans la paroi frontale 10 pour projeter les flammes horizon- talement à travers la chambre de combustion vers la paroi postérieure 12. Les fumées chaudes de la combustion entrent dans le passage 18 par l'entrée 21 formée entre tune extrémité de la cloison 16 et la paroi postérieure 12. Les fumées -utilisées sont évacuées du passage 18 par une sortie de fumées (non représentée) dans une région voisine de la paroi frontale 10.
La chaudière comprend un réservoir d'eau et de vapeur supérieur horizontal 23 et un réservoir inférieur 24 reliés par un faisceau tubulaire 25 ayant ses tubes en rangées lon gitudinales par rapport aux réservoirs 23 et 24, la phis grande partie de la longueur des tubes étant rectiligne et verticale, les parties supérieure et inférieure étant courbées pour entrer dans les réservoirs radialement.
Chacune des parois 10, 12, 13 et 14 est garnie de tubes à réfrigérait fluide 10a., 12a, 13a et 14a, reliés convenablement aux réser voirs 23 et 24, en parallèle avec le faisceau tubulaire de chaudière 25. Les tubes 13a de paroi latérale sont prolongés vers le haut le long du toit 15 pour se relier au réservoir supérieur 23, et se terminant en bas à un collecteur 26 d'où des connexions sont faites vers le réservoir inférieur 24 par les tubes clé sol 27.
Des parois-chicanes transversales 28 et 29 sont placées entre les parois frontale et pos térieure 10 et 12 pour créer des passages én série 31, 32 et 39. dans lesquels -m courant horizontal de fumées chauffantes est main tenu sur le faisceau tubulaire 25 depuis l'en trée 21 dans le premier passage 31 vers la sortie de fumées partant du troisième pas sage 34.
La cloison 16 s'étend depuis l'extrémité intérieure de la chicane 28 jusqu'à la paroi frontale 10 et elle est formée par des tubes vaporisateurs verticaux 25ca disposés en con tact les uns avec les autres et reliés aux réser voirs 23 et 24.
Les tubes 25b du faisceau 25, dans le pre mier passage 31, sont, de préférence, de plis grand diamètre et plus largement espacés, longitudinalement et transversalement, que les tubes 25c dans les passages suivants 32 et 34, les tubes 25b étant disposés en groupes espacés horizontalement pour créer un espace intermédiaire 35 pour un surchauffeur 36, formé par une succession de tubes en<B>U</B> ver ticaux 36a ayant leurs extrémités inférieures reliées aux collecteurs d'entrée et de sortie 37 et 38 respectivement.
Le collecteur d'en trée 37 est relié ait réservoir supérieur 23 au moyen d'tule série de tubes 39 s'étendant le long de la paroi latérale 14 entre certains des tubes 14a de celle-ci et parmi des rangées transversales de tubes vaporisateurs 25b du premier passage 31.
Devant le surchauffeur 36, les tubes du faisceau vaporisateur sont formés en un groupe comprenant deux rangées de tubes 25 disposés et espacés sensiblement comme les tubes 25b à l'arrière du surchauffeur et deux rangées de tubes 25d en quinconce, de façon à former un type bien connu d'écran de cendres, ce qui donne une surface d'entrée accrue pour l'admission des fumées dans le faisceau 25.
Les fumées produites dans la chambre de combustion 17 sont d'abord dirigées longitu dinalement dans la chambre vers la paroi à refroidissement fluide 12 à l'arrière, les brû leurs 19 étant placés dans la paroi frontale 10, la vitesse du courant de fumées étant suf fisamment élevée pour assurer une tendance des fumées à maintenir leur direction d'écou lement original au-delà de l'extrémité de la cloison 16 et au .cours de la traversée de l'en trée 21 pour se concentrer vers la paroi pos térieure 12.
En vue d'arriver à une distribution plus uniforme du courant de fumées dans le fais ceau vaporisateur 25, et à travers le sur- chauffeur 36, on a prévu des chicanes de fumées 41 se succédant en escalier oblique ment à travers l'entrée 21 dans le premier passage 31; la chicane 41a à l'extrémité anté rieure de la rangée étant placée au voisinage de l'extrémité intérieure de la cloison 16 et la chicane 41b à l'extrémité postérieure de la. rangée étant placée au voisinage de la paroi postérieure de -la chambre de combustion.
Chacune des chicanes 41 est formée par des tubes vaporisateurs 41x, 41y et 41z, ayant les plus grandes parties de leur longueur droites et verticales, les parties terminales supérieure et inférieure desdits tubes étant pliées pour entrer radialement dans les réser voirs 23 et 24 par rangées longitudinales 42 et 43 espacées circulairement. Les parties v er- ticales des tubes formant. chaque chicane 41 sont disposées à intervalles tellement faibles que la chicane a une influence directionnelle appréciable sur les fumées qui s'approchent et qui doivent être guidées dans le passage 31.
Dans la réalisation représentée, l'intervalle est minimum puisque les tubes composants 41x, 41y, 41z sont mutuellement au contact. pour constituer une chicane sensiblement im perméable au courant de fumées. On peut uti liser des dispositifs d'espacement connus pour maintenir l'espacement convenable entre les tubes de chaque groupe de tubes 41x, 41y et 41z. Des chicanes individuelles 41 peuvent être formées alternativement par deux ou plusieurs tubes espacés avec des organes de fermeture convenables pour l'espace ou les espaces intertubulaires.
La. rangée de chicanes 41 est inclinée à environ 45 par rapport au plan de la. cloi son 16, chaque chicane successive étant dis posée plus loin du plan de la cloison que la chicane précédente, les chicanes successives étant disposées à des intervalles sensiblement égaux à l'intérieur de la. rangée, avec les chi canes terminales 41a et 41b disposées à des intervalles un peu plus faibles de la cloison et de la paroi postérieure 12.
Les parties ver ticales des tubes 41x et 41.y de chaque chi cane ont leurs lignes centrales dans un plan commun normal aux axes longitudinaux des réservoirs 23 et 24, alors que le tube 41z est décalé en avant du plan commun à un angle de 45 à 60 de ce plan, pour constituer une chicane 41 ayant son bord principal oblique par rapport à la direction longitudinale du courant des fumées de combustion qui s'a.p- grochent.
Chaque chicane 41 a deux effets distincts sur les conditions d'écoulement. des fumées, chacun contribuant à améliorer la, distribu tion des fumées à travers l'entrée 21. Pre mièrement, il y a une action déflectrice résul tant du fait qu'une partie du courant de fu mées longitudinal clans la. chambre 17 se trouve repoussée sur la face antérieure de la chicane qui s'étend transversalement, la. face antérieure agissant pour dévier la majeure partie des fumées interceptées et pour la di riger vers l'entrée 21. Deuxièmement, une partie des fumées qui sont repoussées sur le bord extérieur de la chicane, aussi bien que le courant de fumées longitudinal clans la.
chambre de combustion au-delà du bord exté rieur de la chicane, s'étend latéralement dans l'espace voisin du côté arrière de la chicane, de sorte qu'il y a une seconde diversion des fumées vers l'entrée du passage 31. Les mêmes actions se répètent. à chaque division latérale du courant total de fumées par les chicanes 41 successives dans la rangée diagonale.
Ainsi, avec les fumées plus ou moins uniformément distribuées sur la largeur de la chambre de combustion entre ses parois 13 et 16 et avec la. déflection et la redistribution des fumées avant l'entrée au premier passage 31, il se produit une distribution optimum du courant de fumées sur la. largeur du passage 31 et l'uniformité de la température des fumées est. améliorée, tant dans le faisceau tubulaire 25 que dans le surchauffeur 36.
Dans la construction modifiée des fig. 3 et 4, la. chaudière est du même type que pré cédemment. Le dispositif utilisé pour amé liorer la distribution du courant de fumées dans le premier passage 31 et à travers le sur- chauffeur 36 comprend une chicane 45 péné trant dans la chambre de combustion 17 en partant de l'extrémité arrière de la cloison 16. La chicane 45 s'étend aussi au-delà de la rangée frontale de tubes de vaporisation 25d, laquelle, comme indiqué, est sensiblement. en alignement avec la rangée de tubes 25a for mant la cloison 16.
La chicane 45 est constituée par les tubes 45a de même diamètre que les tubes 25a de la cloison 16, la chicane constituant, en fait, un prolongement perpendiculaire de la cloison 16. Les tubes 45a ont la plus grande partie de leur longueur droite et verticale et au contact les uns des autres. Si on le désire, des dispositifs peuvent être pré vus pour maintenir les tubes 45a dans leurs positions respectives.
La chicane 45, ainsi mise en place dans le passage des fumées, est heurtée par une par tie marginale du courant total de fumées. Elle dévie le courant incident vers la masse principale des gaz de combustion et le dis- perse devant l'entrée 21 du passage 31. Cette déflection tend à produire une redistribution sensiblement complète des fumées dans leur écoulement en améliorant leur distribution thermique et quantitative avant qu'elles abordent le faisceau tubulaire 25.
De plus, ainsi qu'il a été expliqué au sujet des chi canes 41, l'écoulement des fumées autour de l'extrémité de la chicane 45 crée un tourbillon près du côté postérieur de la chicane, qui favorise la distribution des fumées dans le sens horizontal latéralement vers l'entrée 21 et sert ainsi à égaliser l'écoulement des fu mées sur toute la surface d'entrée dans le passage 31.
Quoique la chicane 45 soit repré sentée formant un angle droit avec la cloison 16, il n'est pas essentiel que cette relation an- gulaire soit respectée dans tous les cas, pourvu seulement que l'angle choisi soit suffisant pour effectuer complètement la redistribution désirée des fumées.
La. variante de la fig. 5 utilise une chi cane tubulaire 47 formée comme une exten sion de la cloison 16 et avançant à travers l'entrée 21 au premier passage de fumées 31 devant les tubes vaporisateurs peu espacés qui s'y trouvent. La chicane 47 s'étend obli quement par rapport à la cloison 16 et par rapport à suie chicane transversale 28 pour constituer avec la cloison du côté de la cham bre de combustion un angle d'environ 150 .
En liaison avec cette disposition de la chi cane de prolongement, les rangées des tubes vaporisateurs devant le surchauffeur 36 peu vent être disposées de façon à placer la pre mière rangée de tubes écrans de cendres 25d devant l'extrémité de la chicane 47, et la pre mière rangée de tubes 25b plus rapprochés sensiblement dans ou derrière le plan conte: nant l'axe vertical des tubes 25a formant la. cloison 16.
Les tubes 47a sont pratiquement en contact de façon à former une chicane sensiblement imperméable, néanmoins, si on désire boucher complètement les espaces inter tubulaires, ou disposer des espaceurs de tubes pour maintenir en alignement les tubes 45c, on pourra choisir des dispositifs convenables parmi les procédés bien connus.
En comparant le dispositif de la fig. 5 avec celui de la fig. 4, on notera que certains tubes 25b et 25d, vers la face antérieure du passage 31, ont été supprimés pour laisser la. place pour la .chicane 47. Les tubes 47a peu vent donc être reliés aux réservoirs 23 et 24 dans les mêmes rangées que les tubes 25b et 25d sans la nécessité .de faire une rangée addi tionnelle de trous pour tubes, comme pour la rangée d'extrémités de tubes 46 de la fig. 3.
Les formes d'exécution de la chaudière tubulaire selon l'invention qui vont mainte nant être décrites et qui sont représentées aux fig. 6 à 8 comportent comme précédem ment une cloison disposée entre la chambre de combustion et le faisceau. et présentant à une extrémité une entrée pour les fumées munie d'un déflecteur. Ces formes d'exécu tion se distinguent des formes représentées aux fig. 1 à 5 par des dispositions partieu- <RTI
ID="0004.0065"> lières du faisceau vaporisateur et du surchauf- feur.
Pour assurer une circulation régulière des fumées au moment où elles traversent le sur- chauffeur 36, on prévoit mie chicane 48 par tant du réservoir inférieur 24 passant sur les collecteurs _37 et 38, obturant le passage com pris entre le surchauffeur et le réservoir infé rieur 24.
En outre, une chicane 49 est disposée au- dessus du surchauffeur 36, obturant partielle ment le passage des fumées entre le surchauf- feur et le réservoir supérieur 23. Cette chi cane 49 s'étend sur une longueur prédéter minée en fonction du circuit, en vue d'orien ter convenablement les fumées vers le sur- chauffeur avec une répartition régulière du débit et des températures.
La chicane 49 est supportée et son empla cement déterminé pal- des tubes vaporisateurs de la chaudière et à cet effet, sous la forme indiquée fig. 6, deux rangées de tubes 50 du faisceau vaporisateur 25 sont pliés en avant. et vers le haut dans une courbe inversée au dessus de l'extrémité supérieure du surchauf feur, de façon à entrer dans le quadrant infé rieur antérieur du réservoir 23, de façon à. présenter une partie inclinée.
La chicane 49 est retenue entre les deux rangées de tubes 50 à leurs extrémités supé rieures et dans cette position, elle forme écran pour la partie arrière inférieure du réservoir 23 pour le protéger du courant direct (le pro duits chauds de la combustion qui est dirigé vers l'arrière dans l'espace voisin du réser voir. Les extrémités supérieures des tubes 50 servent elles-mêmes d'écran pour la partie inférieure arrière du réservoir 23 lorsque la chicane 49 est enlevée ou lorsque la chicane est, étroite au point de ne couvrir le réservoir que sur une courte distance vers le bas.
La chicane 49 épouse en général la courbure de la rangée antérieure de tubes 50 sur lesquels elle se repose, de façon à présenter aux fu mées incidentes une surface sur laquelle il y ait peu de chance d'accumulation pour les produits solides de la combustion, grâce au fait que sa portion terminale supérieure est en général verticale et sa portion terminale inférieure inclinée vers le bas vers le mur latéral 1.4.
Comme indiqué sur la fi-. î, la chicane -19 est avantageusement. formée par des tuiles rectangulaires, séparées, telles que 51c1, 51Ü et 51c, installées respectivement en rangées horizontales entre les deux rangées adjacentes de tubes vaporisateurs 50, les tuiles infé rieures 51c reposant sur des pièces d'arrêt 52 individuellement soudées ou fixées par un autre procédé sur les tubes successifs de la rangée antérieure de tubes 50. D'autres for mes connues clé pièces d'arrêt 52 peuvent être utilisées si on le désire, telles que des cram pons qui peuvent être boulonnés autour des tubes 50.
Chaque tuile 51a, 51b ou 51c est, prévue, de préférence, assez longue pour cou vrir au moins deux espaces intertubulaires, de sorte que les joints 53 entre tuiles successives tombent sur un tube sur deux de la rangée; ainsi, les extrémités de chaque tuile sont sup portées sur deux tubes, le milieu reposant sur un tube intermédiaire. Les bords des tuiles juxtaposées de rangées différentes sont munis de surfaces complémentaires qui s'engagent l'une dans l'autre de façon à former des joints 53 sensiblement. étanches aux fumées trans versalement par rapport aux portions de tube 50.
S'il est. désirable d'allonger ou de raccour cir la chicane 49 en vue clé modifier l'impor tance clé la section de passage, la modifica tion peut. être effectuée aisément en augmen tant ou en diminuant le nombre de tuiles ou par substitution de tuiles de dimensions dif férentes clans le sens de la longueur des tubes- supports 50.
Par exemple, la zone de passage peut être accrue en rendant la chicane 49 plus étroite et cette modification de la largeur peut être faite à l'une ou l'autre extrémité, quoi qu'il soit préférable que l'extrémité supérieure reste en contact. avec le réservoir supérieur 23, les modifications se faisant alors par l'ex trémité inférieure. Il est clair que les pièces d'arrêt 52 peuvent être déplacées à volonté pour se conformer à la. nouvelle dimension de la .chicane.
Grâce à la présence de la ran gée antérieure de tubes 50, les tuiles infé rieures 51c sont supportées par une partie inclinée vers le bas clé la rangée et sont main tenues ainsi au contact de leurs tubes-sup- ports par gravité.
Dans la variante illustrée par la. tig. 8, la structure générale de la chaudière et de la chambre de combustion est. la. même que dans le cas des fig. 1 et 2. On voit un surchauf- feur 61 à sept. boucles, d'une capacité et d'une surface de chauffe considérablement plus grandes que le surchauffeur 36 à deux boucles de la réalisation précédemment décrite, le sur chauffeur 61 ayant. des parties de sa surface chauffante de part et d'autre du plan ver tical commun contenant. les axes Iongitudi- naux des réservoirs supérieur et inférieur 23 et 24.
Une chicane 49 semblable à celle de la chaudière précédemment décrite est disposée au travers de l'espace compris entre l'extré mité supérieure chi surchauffeur 61 et le ré servoir supérieur 23. Les tubes vaporisateurs constituant le groupe arrière 50 sont dispo sés en une rangée unique à espacement uni forme au long de la paroi latérale 14.
Les tubes 50 sont coudés de facon à offrir -un support à la chicane 49 du surchauffeur, chicane qui pourra être construite et disposée sensiblement conforme à la description don ; née à propos de la fig. 6. La rangée inférieure de tuiles telles que 51c repose sur les butées 52 fixées aux tubes individuels 50.
La plus grande partie de la chicane 49 repose sur des parties inclinées par rapport à l'horizontale des tubes 50 et se trouve maintenue ainsi en contact avec, ces tubes de support par gravité. Toute tendance de la part des tuiles supé rieures 51a à s'écarter des tubes 50 est em pêchée par la couche de matériau d'isolement thermique 70 appliquée sur la surface infé rieure du réservoir supérieur 23.