CH514100A - Chaudière - Google Patents

Description

  
 



  Chaudière
 La présente invention a pour objet une chaudière,   Ca-    ractérisée en ce qu'elle comprend un groupe de serpentins annulaires, coaxiaux et juxtaposés, chaque serpentin étant formé par un tube de section transversale uniforme enroulé pour former des couches de spires coaxiales, les spires de chaque couche étant décalées en quinconce par rapport à celles des couches adjacentes, des spires de chaque couche étant maintenues uniformément espacées les unes des autres par des blocs d'écartement et des cales étant disposées pour séparer les couches de spires les unes des autres de manière que la largeur des intervalles entre les couches soit plus petite à la périphérie du serpentin qu'à la partie intérieure de celui-ci.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention:
 la fig. 1 est une vue schématique de cette forme d'exécution;
 la fig. 2 est une coupe verticale à plus grande échelle à travers la chambre de combustion et l'enveloppe des serpentins de la chaudière de la fig.   1 ;   
 la fig. 3 est une vue en perspective éclatée montrant les serpentins et la chambre de combustion;
 la fig. 4 est une coupe verticale par la ligne 4-4 de la fig. 3;
 la fig. S est une coupe à plus grande échelle à travers un serpentin;
 la fig. 6 est une vue en élévation d'un serpentin;
 la fig. 7 est une coupe par la ligne 7-7 de la fig. 6.



   La chaudière représentée constituant un générateur de vapeur horizontal, comprend des serpentins, un dispositif de combustion   1 1    et un tambour séparateur de vapeur 12. L'eau circulant à travers les serpentins est chauffée par les gaz chauds provenant du dispositif 11 et la vapeur et l'eau provenant des serpentins sont séparées dans le tambour séparateur de vapeur 12.



   Le générateur comprend une enveloppe 13 dans laquelle sont montés quatre serpentins 14, 15, 16 et 17.



  Les serpentins sont de forme annulaire et munis d'entrées 14a,   l5a,    16a et 17a et des sorties 14b,   l5b,    16b et 17b. Toutes les entrées sont raccordées à un collecteur d'entrée 18, tandis que toutes les sorties sont raccordées à un collecteur de sortie 19. Les deux collecteurs d'entrée et de sortie sont reliés au tambour 12, le collecteur de sortie aboutissant à une rampe de projection de vapeur 20 par un tube   21, tandis que    le collecteur d'entrée est relié au tambour par un tube 22. Une pompe à eau de recirculation 23 intercalée dans le tube 22 fait circuler l'eau à travers les serpentins. L'eau et la vapeur quittant les serpentins sont séparées dans le tambour 12 par la rampe de projection de vapeur 20 de sorte que le tambour constitue alors un réservoir de vapeur et un réservoir d'eau.

  Le tambour 12 alimente un récepteur par une sortie de vapeur 24 et, en agissant en réservoir d'eau, il permettra à l'eau préchauffée à peu près à la température de saturation d'être remise en circulation à travers le tube de retour 22 jusqu'au collecteur d'entrée 18 pour repasser dans les serpentins.



   Un robinet de purge 25 est monté au fond du tambour 12 pour permettre d'enlever du réservoir le dépôt de boue et de sédiment qui s'y est formé. Une soupape de sécurité 26 est aussi montée sur le tambour. Une conduite d'alimentation en eau 27 sert à maintenfr un niveau d'eau convenable dans le tambour.



   L'enveloppe 13 des serpentins entoure les serpentins et délimite avec ceux-ci une chambre de réception des gaz de combustion 28 de section annulaire qui communique avec un conduit 29 de raccordement à une cheminée.



   Les gaz chauds de combustion du dispositif de combustion sont refoulés dans l'espace central 30 des serpentins et s'écoulent radialement vers l'extérieur en balayant les serpentins à contre-courant par rapport à la direction générale de l'écoulement de l'eau à l'intérieur des serpentins.  



   Le dispositif de combustion 11 comprend une enveloppe 31 dans laquelle est montée une chambre de combustion 33. Cette chambre de combustion est fermée à une extrémité par une paroi 34 qui porte un brûleur 35 monté en son centre. L'autre extrémité de la chambre 33 présente une paroi 36 qui est pourvue d'une ouverture d'étranglement 37 à travers laquelle les gaz de combustion s'échappent de la chambre de combustion 33. Une chambre annulaire 38 entoure la chambre 33 et est raccordée à un ventilateur 39 qui met en pression l'air de la chambre et refoule l'air à travers des ouvertures autour du brûleur 35 pour assurer la combustion dans la chambre de combustion 33 et pour refouler les gaz de combustion dans l'espace 30. Pour le brûleur 35, on peut utiliser, comme combustible, soit du gaz, soit de l'huile.



   Les quatre serpentins annulaires ont même forme et même dimension. Comme représenté à la fig. 2, ils sont coaxiaux et juxtaposés. Chaque   serpentin    se compose d'un tube continu enroulé de manière à former des couches de spires coaxiales, les spires de chaque couche étant décalées en quinconce par rapport à celles des couches adjacentes pour constituer un serpentin annulaire de section transversale rectangulaire. Les entrées des serpentins se trouvent à la périphérie de ceux-ci et les sorties se trouvent à l'intérieur. Les entrées sont alignées de même que les sorties. Les serpentins comprennent chacun sept couches de spires de trois spires chacune.



   La section rectangulaire du serpentin, représentée en   particu]ier    à la fig. 5, assure le chauffage uniforme à travers chaque serpentin, favorise l'écoulement efficace des gaz de combustion et minimise la surface chauffante non utilisée.



   Les spires de chaque couche sont maintenues uniformément écartées par des blocs d'écartement 40 (fig.



  6 et 7). Il y a trois blocs d'écartement entre les spires de chaque couche. Comme on le voit en particulier sur la fig. 7, les blocs d'écartement 40 sont soudés aux tubes adjacents qui sont séparés par eux. Les serpentins étant étroits et profonds, chacun offre la même surface de radiation à la flamme ou aux gaz de combustion ce qui donne un écoulement uniforme des gaz de combustion à travers les divers serpentins.



   La capacité d'échange thermique des gaz de combustion est augmentée par la diminution progressive de la périphérie vers l'intérieur de l'écartement entre les couches successives de spires, ce qui augmente le rendement total du serpentin. Cela s'obtient par le montage de cales ondulées 41, 42, 43, 44, 45 et 46 entre les couches successives de spires de chaque serpentin. Les cales du côté du diamètre intérieur de chaque serpentin sont plus épaisses que celles adjacentes au diamètre extérieur pour assurer une diminution de l'écartement entre les couches de tubes au diamètre extérieur du côté de la cheminée. Bien que les cales ondulées 41-46 puissent être progressivement plus minces pour diminuer progressivement l'écartement entre les couches de tubes du diamètre intérieur au diamètre extérieur, quelques cales adjacentes pourraient être de la même épaisseur.

  Dans la forme d'exécution représentée la cale ondulée 42 (fig.



  7) est plus mince que la cale 41 tandis que les cales 43-46 ont la même épaisseur. Les gaz de combustion sont beaucoup plus froids à la périphérie de chaque serpentin qu'à   l'intérieur    et par conséquent, pour obtenir le plus grand profit des gaz, les couches de spires extérieures sont plus voisines pour diminuer la dimension du passage des gaz de combustion et augmenter la vitesse de ces gaz ainsi que le nombre de Reynolds au voisinage de la périphérie. Une augmentation du taux de transfert de chaleur est obtenue par l'augmentation de la vitesse et du nombre de Reynolds. Ainsi, la chaudière décrite permet d'obtenir le transfert maximal par convection dans les couches de tubes extérieurs du serpentin, là où la température de surface ou la différence entre les températures du gaz et des tubes et le transfert par radiation sont faibles.

 

   Des cales 47 sont fixées à des spires latérales extérieures de chaque serpentin pour assurer l'écartement convenable d'un serpentin à l'autre. Des rondelles 49 sont montées sur les parois d'extrémité opposées (fig. 2 et 5) pour écarter les serpentins d'extrémité des parois d'extrémité correspondantes et ces rondelles empêchent l'écoulement des gaz de combustion sur leurs faces en contact avec les serpentins. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Chaudière, caractérisée en ce qu'elle comprend un groupe de serpentins annulaires, coaxiaux et juxtaposés, chaque serpentin étant formé par un tube de section transversale uniforme enroulé pour former des couches de spires coaxiales, les spires de chaque couche étant décalées en quinconce par rapport à celles des couches adjacentes, des spires de chaque couche étant maintenues uniformément espacées les unes des autres par des blocs d'écartement et des cales étant disposées pour séparer les couches de spires les unes des autres de manière que la largeur des intervalles entre les couches soit plus petite à la périphérie du serpentin qu'à la partie intérieure de celui-ci.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Chaudière selon la revendication, caractérisée en ce que chaque serpentin comprend une entrée vers la couche la plus à l'extérieur de spires et une sortie vers la couche la plus à l'intérieur des spires.

   2. Chaudière selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des conduites reliant les entrées des serpentins à un collecteur d'admission et les sorties des serpentins à un collecteur de sortie, de sorte que les serpentins sont reliés en parallèle.

   3. Chaudière selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un tam- bour de séparation de vapeur relié auxdits collecteurs, une pompe pour faire circuler de l'eau à travers lesdits serpentins, une chambre de combustion munie d'un brûleur envoyant des gaz chauds dans l'espace entouré par les serpentins, et une chambre de réception du flux de gaz entourant lesdits serpentins, une cheminée communiquant avec ladite chambre de réception.

   4. Chaudière selon la sous-revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un ventilateur refoulant les gaz chauds dans l'espace entouré par les serpentins.

   5. Chaudière selon la sous-revendication 2, caractérisée par un dispositif de combustion envoyant des gaz chauds, dans l'espace entouré par les serpentins, et par des moyens forçant les gaz chauds provenant de ce dispositif de combustion à balayer les spires des serpentins.

   6. Chaudière selon la revendication, caractérisée en ce que les couches de spires consécutives sont séparées par des cales ondulées, les cales séparant des spires des couches de spires étant formées par des blocs d'espacement.