Chaudière pour la production d'eau surchauffée La présente invention concerne une chaudière à tubes d'eau pour la production d'eau surchauffée ali mentant une installation de chauffage de locaux.
Cette chaudière est caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un faisceau de tubes disposés ver ticalement, exposé directement aux flammes, et pourvu d'un collecteur supérieur raccordé au circuit de chauffage et d'un collecteur inférieur, et par un faisceau de tubes économiseurs, disposés dans le carneau de départ des fumées, et alimentés à leurs extrémités inférieures par l'eau de retour du circuit de chauffage, ledit collecteur supérieur étant rac cordé, d'une part audit collecteur inférieur, par des conduits protégés contre l'action directe des flammes,
et d'autre part aux extrémités supérieures desdits tubes économiseurs.
Grâce à cette disposition, l'eau qui rentre dans la chaudière après avoir traversé le circuit de chauf fage, récupère les calories entraînées par les fumées vers la cheminée, puis se mélange dans le collecteur supérieur du faisceau principal à l'eau surchauffée sortant des tubes de ce faisceau.
Cette dernière entraîne un nombre plus ou moins important de bulles de vapeur<B>;</B> la présence de ces bulles dans l'installation de chauffage risquerait de favoriser l'ébullition de l'eau surchauffée, maintenue constam ment dans des conditions de pression et de tempé rature assez voisines de celles du point d'ébullition ;
mais le mélange, dans le collecteur supérieur, de l'eau surchauffée et de l'eau de retour, préchauffée dans l'économiseur, mais. à une température quand même très inférieure, provoque la condensation des- dites bulles de vapeur, et réduit ainsi le danger d'ex plosion dans l'installation à eau surchauffée.
Une partie du mélange formé dans le collecteur supérieur par l'eau sortant du faisceau exposé direc- tement aux flammes et par celle sortant des tubes économiseurs, va alimenter ledit collecteur inférieur dudit faisceau principal, tandis que le reste de cette eau passe dans le circuit de chauffage.
La chaudière selon l'invention comporte donc deux circuits d'eau, ayant en commun le collecteur supérieur du faisceau principal de la chaudière.
Grâce à cette disposition une circulation rapide de l'eau s'établit dans les tubes du faisceau exposé directement aux flammes et la quantité de vapeur formée reste faible.
La disposition de la chaudière selon l'invention permet de réaliser une économie en matériaux réfrac taires coûteux, ainsi qu'une amélioration des échan ges thermiques, entraînant une diminution des pertes calorifiques, et une plus grande souplesse de marche de la chaudière, dont les démarrages sont en parti culier notablement accélérés.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la chaudière conforme à l'invention.
Les fig. 1 et 2 en représentent deux coupes, par deux plans verticaux parallèles à ses parois, et indi qués respectivement par la ligne I-1 de la fig. 2 et par la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 représente une coupe de la chaudière par un plan horizontal indiqué par la ligne III-111 de la fig. 1.
La chaudière représentée au dessin a la forme d'un parallélépipède posé sur le sol 1, et dont les quatre parois verticales sont constituées par des murs de maçonnerie 2, 3, 4, 5.
La partie inférieure de la chaudière est divisée par le mur 6 en deux chambres 7 et 8 dont les parois sont nues (fig. 1), tandis que sa partie supérieure est divisée par la paroi 9, constituée par des pla- ques réfractaires, en deux chambres 10 et 11, dont les parois extérieures sont recouvertes de plaques réfractaires, et qui communiquent entre elles par une ouverture 12 située au-dessus de la paroi 9 (fig. 1).
Les murs 2 à 5 présentent des saillies intérieures 13, 13', sur lesquelles les plaques réfractaires 14, 14' prennent appui, ce qui a pour effet de ménager entre ces murs et leur revêtement réfractaire un ma telas isolant d'air 15, 15'. .L'espace vide pourrait aussi être rempli d'une poudre à faible coefficient de transmission thermique.
Le faisceau principal 16 de la chaudière est cons titué par des tubes métalliques nus disposés verti calement contre les quatre parois de la chambre 10, comme le montre la fig. 3 ; ils sont reliés par leurs extrémités, d'une part à un collecteur inférieur 17, et, d'autre part, à un collecteur supérieur 18.
Le brûleur ou la grille du foyer, non représenté, est placé à la partie supérieure de la chambre 7.
Le collecteur supérieur 18 communique par une conduite 19 avec un collecteur de distribution 20 alimentant les différentes colonnes montantes de l'ins tallation, qui comportent chacune plusieurs appa reils de chauffage en série.
La conduite 19 est également reliée au collec teur inférieur 17 par des conduits 21 (fig. 2) qui passent dans les intervalles ménagés entre les murs de la chambre 10 et leur revêtement réfractaire, et qui sont soustraits de ce fait à l'action directe des flammes.
La chambre 11 constitue le carneau des fumées ; elle est prolongée vers le bas par la chambre 8 dont la partie inférieure communique avec l'entrée de la cheminée, non représentée.
Les tubes économiseurs 22 sont placés vertica lement dans les chambres 8 et 11 où ils forment trois faisceaux comme le montre la fig. 3, dont cha cun est alimenté à sa partie inférieure par un collec teur indépendant 23, 24 ou 25 ; ces trois collecteurs sont eux-mêmes alimentés par un collecteur général 26, placé à la partie inférieure de la chambre 8 (fig. 1), et raccordé à la conduite de retour de l'ins tallation, qui n'est pas représentée.
Chacun des tubes économiseurs 22 est raccordé à sa partie supérieure au collecteur supérieur 18 du faisceau principal.
Les chambres 10 et 11 sont fermées à leur par tie supérieure par une plaque de tôle mince 27, en acier inoxydable, qui peut être démontée pour per mettre le nettoyage intérieur de ces deux chambres et qui, en cas d'explosion, serait simplement soufflée vers le haut.
Le fonctionnement de la chaudière qui vient d'être décrite est le suivant L'eau contenue dans le collecteur inférieur 17 du faisceau principal, s'élève dans les tubes 16 de celui-ci qui sont soumis à l'action directe des flammes provenant du brûleur ou du foyer placé dans la chambre 7. La pression de l'eau qui parcourt les différents circuits de la chaudière étant toujours su- périeure à la pression atmosphérique, et d'autant plus que l'installation de chauffage qu'elle alimente a une certaine hauteur, l'eau qui s'élève dans les tubes 16 est portée progressivement à une tempéra ture supérieure à 1001, C sans pourtant subir une vaporisation totale.
C'est donc de l'eau surchauffée, contenant seulement une certaine quantité de bulles de vapeur, qui parvient dans le collecteur supé rieur 18.
La conduite de retour amène l'eau qui a tra versé l'installation et y a perdu 40 à 50 C, dans le collecteur général 26 de l'économiseur, qui la dis tribue dans les trois collecteurs 23, 24, 25, d'où elle s'élève dans les tubes économiseurs 22 ; simulta nément les fumées passent de la chambre 10 dans les chambres 11 et 8 par l'orifice 12 ; elles s'échappent ensuite par la cheminée qui s'ouvre à la partie infé rieure de la chambre 8, après avoir circulé le long des tubes 22 en contre-courant de l'eau de retour qui s'y élève ; celle-ci récupère donc une partie des calories entraînées par les fumées.
Lorsqu'elle parvient dans le collecteur supérieur 18, l'eau de retour, ainsi réchauffée, est néanmoins à une température assez inférieure à celle de l'eau surchauffée qui sort des tubes 16 du faisceau prin cipal, avec laquelle elle se mélange en produisant, par suite, la condensation de la plupart des bulles de vapeur contenues dans cette eau surchauffée.
C'est donc de l'eau encore surchauffée mais pres que entièrement exempte de bulles de vapeur qui s'élève sous l'effet du thermosiphon dans la con duite 19.
Une fraction de cette eau retombe alors par les conduits 21 dans le collecteur inférieur 17 du faisceau principal 16, et il s'établit par suite dans les tubes 16 une circulation rapide, activée encore par les bulles de vapeur.
Les conduites 21 qui passent entre la maçonnerie 4 et son revêtement réfractaire 14', échappent à l'action directe des flammes, ce qui élimine le risque d'ébullition de l'eau surchauffée.
Le reste de l'eau qui s'élève dans la conduite 19 passe dans le collecteur de distribution 20, qui ali mente l'installation de chauffage.
Pour améliorer la récupération effectuée par l'économiseur, les parois 9 et 9' du carneau 11 ne sont pas planes, mais forment des coudes assez ouverts 27, 27' (fig. 1) constituant des chicanes, dont l'effet est d'allonger le parcours des fumées au contact des tubes de récupération 22, et de brasser les filets gazeux qui lèchent ces différents tubes, tout en évi tant de réduire le tirage de la cheminée par des chicanes trop développées qui produiraient des pertes de charges trop importantes.
Ainsi tous les revêtements réfractaires des parois des chambres 10 et 11 sont réalisés à l'aide de pla ques en matériau réfractaire, telles que 14, 14', toutes identiques entre elles pour en abaisser le prix de revient. Ces plaques reposent les unes sur les autres et elles sont maintenues en position par le fait que le bord supérieur de chacune d'elles présente une gout tière 27, dans laquelle s'engage le bord inférieur 28 de la plaque supérieure, qui présente en relief une forme complémentaire de celle de la gouttière.
Grâce à cette disposition, deux plaques placées l'une au-dessus de l'autre non seulement sont encas trées l'une dans l'autre, ce qui permet la construc tion de parois rigides, en particulier planes, telles que celles qui revêtent les murs 4 et 5, mais elles peuvent aussi être inclinées l'une par rapport à l'autre de façon à former des coudes tels que 27, 27' sur les parois 9 et 9'.