Brevet FR2271505A1 — publié le 19751212

La présente invention concerne une chaudière multitubulaire à haut rendement pour la production de vapeur saturée ou surchauffée, tout en ayant un encombrement réduit, les dimensions dtune telle chaudière ne dépassant pas celles admises pour le gabarit des transports routiers Cette chaudière peut etre entièrement construite en usines, en un seul élément ou en plusieurs éléments facilement assemblables sur place. Elle remplace très avantageusement les modèles existants ayant des dimensions hors du gabarit routier, obligeant à des déplacements de personnels spécialisés pour exécuter les constructions sur place. De plus, elle offre l'avantage sur les modèles existants d'aboutir à un rendement élevé Par suite, le rapport encombrement/rendement est tout à fait exceptionnel La chaudière selon l'invention estnotamment remarquable en ce qutel- le comprend successivement dans le sens d'avancement des fumées les éléments suivants : une chambre de combustion, un écran vaporisateur, un surchauffeur, un faisceau de convection, un économiseur et une buse de sortie des fumées, lesdits éléments étant disposés dans l'alignement les uns des autres de telle sorte que le trajet moyen des fumées a pour axe, l'axe longitudinal de la chaudière Ce type de chaudière comprend en effet un circuit direct des gaz de combustion passant successivement à grande vitesse à la sortie de la chambre de combustion dans une première série de tubes vaporisateurs également dénommée écran vaporisateur, puis à travers le surchauffeur protégé du rayonnement du foyer par les tubes précédents, une série de tubes de convection dont la disposition en section décroissante permet de conserver la vitesse des fumées, un économiseur incorporé termine le parcours et assure un rendement très élevé. La diminution de la hauteur de l'économiseur permet de loger le réservoir de vapeur au-dessus dudit économiseur et de conserver des vitesses de fumées et des échanges thermiques élevés tout en supprimant les pertes de charge causées par les changements de direction inévitables, sur les modèles classiques. La circulation d'eau est facilitée par les tuyaux de liaison entre levas du réservoir de vapeur et les collecteurs inférieurs d'une part, et d'autre part par la disposition des tubes de la chambre de combustion, chaque tube vaporisateur, faisant le tour de la chambre de combustion sur trois faces, est alimenté par un tube direct entre deux collecteurs, sur une seule face, provoquant le recyclage immédiat de l'eau entraînée par l'émulsion sans avoir à repasser par le réservoir eau-vapeur. La séparation eau-vapeur s'effectue suivant le système classique de deux collecteurs superposés de chaque coté2 le collecteur inférieur étant raccordé dans l'axe du réservoir eau-vapeur, et de ce fait dans l'axe du niveau d'eau, se trouve en tranche d'eau dans sa partie inférieure et en tranche vapeur dans sa partie supérieure. Des liaisons entre ce collecteur et le collecteur supérieur évacuent la production de vapeur vers le réservoir. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit en se reportant aux figures données à titre indicatif et nullement limitatif, parmi lesquelles - la figure 1 est une coupe longitudinale de la chaudière selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la chaudière représentée à la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II semblable à la figure 2, mais montrant les éléments droite et gauche de la chaudière avant emboîtage, et - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1 montrant des éléments droite et gauche avant embattage, chacun des tubes vaporisateurs étant muni d'une série de tubes verticaux pour constituer le faisceau de convection ou l'écran vaporisateur. La figure 1 représente une coupe longitudinale de la chaudière où l'on remarque : le réservoir eau-vapeur 1 dans lequel le niveau d'eau s'établit à mi-hauteur, les buses de sortie de fumées 2 ou 3 au choix, permettant ainsi une sortie horizontale ou verticale selon les besoins, l'économiseur 4, le faisceau de convection en section décroissante 5, les surchauffeus primaire 6 et secondaire 6', les tubes vaporisateurs 7 formant ce qui est également dénom mé dans la présente description "écran vaporisateur" la chambre de combustion 8 avec sa trappe d'accès 9, les collecteurs inférieurs 10, 1'équipement de chauffe 119 le collecteur séparateur d'eau et de vapeur 122 et le collecteur de vapeur 13, le ventilateur d'air de combustion 14, les tubes d'évacuation de vapeur 15, le départ de vapeur surchauffée 16, la liaison 17 entre le premier et le deuxième surchauffeur, le départ de vapeur saturée 18. La figure 2 représente une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 sur laquelle on retrouve les collecteurs inférieurs 10, les collecteurs séparateurs 12, les collecteurs de vapeur 13, les tubes vaporisateurs 19 et 20 font le tour de la chambre de combustion 8 sur trois faces et relient le collecteur 10 au collecteur 12, les tubes 21 de retour d'eau reliant sur une seule face ces mêmes collecteurs 10 et 12. La figure 3 représente les tubes vaporisateurs 19 et 20 ainsi que les tubes 21 de retour d'eau avant que ceux-ci ne soient assemblés La chambre de combustion 8 est en effet composée de divers éléments, chaque élément se composant d1un tube vaporisateur, par exemple 19? en forme de U, et d'un tube de retour d'eau 21. Ces divers éléments sont placés tête-bêche, de façon à avoir successivement un tube 19 et un tube 20, les branches de 1'U formant les parois supérieures et inférieures de ladite chambre de combustion 8.En ou trie, les dimensions des tubes sont telles qu'elles permettent de disposer lesdits - tubes de façon jointive, formant ainsi les diverses parois de la chambre de combustion 8; les parois latérales sont alors constituées successivement d'un tube de retour d'eau 21 et de la base de 1'U du tube vaporisateur 19 ou 20. Sur cette même figure 3, les flèches représentent le sens de circulation de liteau et de la vapeur dans ces tubes. A la suite de la chambre de combustion est disposé l'écran vaporisateur constiué de plusieurs des éléments précités munis en outre, entre les branches de 1'U, de tubes d'eau verticaux, et assemblés de façon jointive. La figure 4 représente de tels éléments munis de tubes d'eau verticaux, lesdits éléments étant assemblés comme cela a été indiqué pour la chambre de combustion. Le fait qu'il y ait un écran entre la chambre de combustion et le, ou1 les surchauffeurs, protège ces derniers d'un rayonnement thermique excessif. Le faisceau de convection 5 est constitué des mimes éléments jointifs que Itécran vaporisateur, mais présente une section décroissante dans le sens d'avancement des fumées. Cela permet de garder aux fumées une vitesse constante, Le-dernier élément que rencontrent les fumées avant de sortir est l'économiseur 4. Il est bien entendu possible d'apporter à la présente invention certaines modifications à la portée de l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Chaudière multitubulaire à haut rendement pour la production de va peur saturée ou surchauffée, du type comprenant successivement dans le sens d'avancement des fumées, et dans 1falignement les uns des autres, divers élé ments, à savoir, une chambre de combustion, un écran vaporisateur, un surchauf feur, un faisceau de convection, un économiseur, et une buse de sortie, divers collecteurs longitudinaux supérieurs et inférieurs étant en outre prévus, col lecteurs où se raccordent les divers tubes constituant 1es-éléments précités, les collecteurs longitudinaux supérieurs se subdivisant en deux catégories, une première catégorie qui correspond à des collecteurs situés dans le plan médian du ballon, une deuxième catégorie correspondant à des collecteurs si tués au-dessus dudit plan, chaudière caractérisée en ce qu elle comprend en outre un ballon transversal eau-vapeur situé au-dessus dudit économiseur, ce dernier ayant une hauteur inférieure à celle de la chaudière. 2) Chaudière selon la revendication 1 caractérisée en ce que le faisceau de convection a une section transversale décroissante permettant ainsi la transition entre ledit surchauffeur et ledit économiseur. 3) Chaudière selon 1tune des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre de combustion est constituée, premièrement de tubes en U, placés tête bêche et disposés de telle sorte que les branches de 1'U forment les pa-rois supérieures et inférieures de la chambre de combustion, et deuxièmement d'un tube de retour d'eau vertical reliant par l'intermédiaire des collecteurs inférieurs et des collecteurs supérieursrde ladite première catégorie, les extrémités desdites branches de 1'U les parois latérales de ladite chambre de combustion étant formées par un assemblage jointif eomprenant alternativement un tube de retour d'eau, et le- tube formant la base de 1'U. 4) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 å 3, catcté- risée en ce que certains tubes en U sont munis de tubes d'eau verticaux soudés entre les branches de I'U, sur toute la surface dudit, et sont assemblés jointivement, lesdits tubes étant situés dans le fond de la chambre de combustion, de façon à constituer un écran vaporisateur protégeant le ou les surchauf feurs. 5) Chaudière selon la revendication 4 earactériseemen ce que lesdits tubes en-U munis de tubes dreau verticaux constituent également le faisceau de convection situe en arrière du ou des surchauffeurs, lesdits tubes d'eau verticaux étant situés sur toute la surface desdits tubes en U. 6) Chaudiere selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractéri sée en ce que les collecteurs longitudinaux supérieurs de ladite première caté gorie, les collecteurs longitudinaux inférieurs, constituent le circuit de réalimentation en eau, des tubes d'eau verticaux reliant directement lesdits collecteurs supérieurs et inférieurs, étant en outre prévus.