FOYERS
une traverse en fonte à Tavant et un tirant en fer à l'arrière.
Enfin, nous pouvons encore signaler comme des dispositifs spéciaux au foyer Cohen :
i^ La mobilité de la grille ;
2^ Le réglage, au gré du chauffeur, de la puissance de vaporisation de Fappareil, qui en est la conséquence ;
3** Les arrivées d'air distinctes pour chacune des deux phases de la combustion, et leur réglage se faisant séparément.
Jusqu'ici, dans les applications du foyer Cohen, la longueur de la grille est constante, la largeur seule est variable.
Cette longueur peut se décomposer ainsi :
Qrille supérieure (B) 0«,250
Grande griUe (G) 1 ,000
Grille de pied (D) 0 ,250
Total l«n,500
Pour une largeur de 1 m, la surface de grille est, en conséquence, de i m x 1>S0 m = 1,50 m*.
Dans le modèle réduit signalé précédemment, la longueur de la grille est la suivante :
Grille supérieure (B) 0'«»,250
Grande grille (C) 0 ,700
Grille de pied (D) ^ . 0 ,250
Total i",200
Pour une largeur de i m la surface de grille n'est plus que de 1,20 m x 1 iï^ = *>20 m*.
Un point très important a été établi d'après la marche du premier loyer, qui a été monté dans la station centrale d'électricité du Palais-Royal : la quantité de combustible brûlé par heure est extrêmement variable et le chauffeur peut régler à son gré cette consommation.
fJL
Le générateur de cette stafion, muni du foyer Cohen, marche 24 heures et il est seul en feu de minuit à 3 heures du soir. On lui adjoint un autre générateur de 3 heures à minuit, et un deuxième do 7 heures à minuit; ces deux derniers étaient pourvus seulement de la grille ordinaire, à répoque de ces essais.
Ceux-ci ont été faits pendant six jours consécutifs avec du charbon demi-gras formé en grande partie de fines, elles résultats en ont été communiqués à MM. Hermann et Cohen par M. A. Vernes, Tlngénieur en chef bien connu de la Compagnie Electro-mécanique.
La largeur du foyer est de 1,40 m et sa surface de 1,50 m X 1.40 m = 2, 10 m'.
Les moyennes des consommations de combustible pendant cette période ont été :
ijll
De miQuit à raidi ....
De midi à 5 heures («oir) .
De 5 heures (soir) h minuit.
Total. . . .
12 heures,
kg.
1 leo
kg.
24 heures.
Moy. 13
Moy. 62,5 1
Pendant cette même période, la dépense moyenne de combustible par jour fut de 5 400 kgs, en y comprenant ce qui a été brûlé tant dans le foyer Cohen que sur les grilles ordinaires.
Avant la mise en service du foyer Cohen, avec le même charbon et les mêmes chauffeurs, la dépense
FOYERS il
moyenne de combustible avait été pendant les jours cor^ respondants de la semaine précédente de 6 140 kgs.
D'où une économie de 740 kgs de charbon par 24 heures.
Ces chiffres n'ont rien d'absolu , puisqu'il est possible que le service ait été différent pendant les deux périodes considérées ; seuls les Ingénieurs de la Société Edison ont pu jpendant des temps beaucoup plus longs comparer les résultats de leur exploitation avant et après l'installation du foyer Cohen.
Quelques analyses sommaires des gaz de la combustion ont été faites sur un foyer Cohen dans une autre usine. Elles ont seulement prouvé que la combustion avait plutôt tendance à se faire avec un grand excès de com« burant et qu'il y avait lieu, pour éviter cet excès de comburant, de régler soigneusement le papillon d'arrivée de l'air sous la grille (C) et sous la grille de pied(D).
Citons encore quelques essais faits chez MM. Sordes, Huillard et C^® pour la combustion des bois humides.
La chaudière à bouilleurs avait environ 50 m' de surface de chauffe et le foyer en service une largeur de 1^60 m. La vapeur était prise à une pression de 5 kilgs.
Dans le premier essai qui remonte au 3 septembre 1889, le combustible employé était formé de copeaux de bois de campèche à 55 V^ d'eau sans aucune addition de charbon :
La durée de Tessai fut de 9 heures
Le poids total de combustible brûlé. . . 5 586 kilogrammes Le poids de combustible brûlé par heure. 620 — Poids de l'eau introduite dans la chaudière 8 596 — Eau Taporisée par kilogramme de combustible i''8.53
Dans un essai de même durée fait le 4 septembre 1889 sur le même générateur, on brûla des copeaux de châ-
12 LëGLAIRAOE ELECTRIQUE
taignier à 64 Vo d'eau additionnés de 5,19 pour cent de charbon*
Poids total en kilogr du combustible humide brûlé. . . 6 326 — — du charbon brûlé 328
Poids total 6648
Poids par heure en kilogr de combustible humide brûlé. 70 2 Poids par heure en kilogr de charbon brûlé 3 6,5
Poids par heure 738,5
Poids en kilogr d'eau introduite dans la chaudière. . . 8 000 Poids de vapeur produite par kilogramme de combustible mixte 1,20
Si on admet que Ton produisait 7 kgs de vapeur par kilogramme de charbon brûlé, Teau vaporisée par le combustible humide n'est plus que :
8000 kg —2296 kg= 5704 kg,
soit 0,903 kg de vapeur produite par kilogramme de bois brùlé.
Générateurs de Vapeur.
Les générateurs se divisent en deux catégories : les générateurs à bouilleurs et ceux à tubes ; la pression maxima de la vapeur ne dépasse généralement pas 8 atmosphères dans les premiers, et elle peut aller à 30 atmosphères dans les seconds.
Les générateurs sont desservis par un injecteur et une pompe (ï alimentation ^ mue directement par le moteur ou par un moteur spécial faisant corps avec elle et alimenté par la vapeur de la chaudière. L'eau d'alimentation peut être préalablement réchauffée à l'aide de rèchauffeursy appareils formés d'une série de tubes
dans lesquels cette eau circule, et que chauffe la vapeur d'échappement.
En outre, depuis quelques années on tente de faire rendre à la vapeur son maximum de puissance, en la surchauffant par les gaz chauds du foyer avant de l'admettre dans le moteur.
Générateurs à basse pression. — La chaudière à bouilleurs est le type classique des générateurs à basse pression.
Elle comprend deux parties principales :
Un corps formé d'un cylindre horizontal de large diamètre, un ou deux bouilleurs^ cylindres de faible diamètre, et parallèles au corps, réunis à ce dernier chacun par une tubulure*
A la partie supérieure du corps sont répartis : la prise de vapeur, les soupapes de sûreté, Tappareil d'alimentation d'eau, le trou d'homme, les appareils de mesures.
La prise de vapeur est l'orifice sur lequel est fixée la conduite qui amènera la vapeur au moteur.
Les soupapes de sûreté sont des tampons pressés par un ressort ou un contrepoids, sur des ouvertures pratiquées dans le corps de la chaudière. Si la pression intérieure vient à dépasser sa valeur normale, les soupapes sont soulevées et la vapeur s'échappe.
L'appareil d'alimentation peut être une pompe actionnée par la machine à vapeur, ou un injecteur, sorte de trompe qui aspire l'eau, etc. Il peut fonctionner sans interruption, ou seulement suivant les besoins.
Le trou d'homme est une large ouverture pratiquée dans le corps, obturée hermétiquement en temps normal, et par laquelle un homme peut s'introduire pour nettoyer rintérieur de la chaudière.
Les bouilleurs, les tubulures et la partie inférieure des corps sont exposés, les premiers à l'action directe des flammes du foyer, et les seconds à celle des gaz chauds qui clrcu lent dans la partie comprise entre le loyer ot la chemidq' née.
Q chauds font
■ s le tour com-
■ »■■ plet du corps tr en suivant I' descarneaux;
r" CC8 chaudiè-
res doivent donc être montées sur des foyers à retour de flamme.
Une chaudière à deux bouileurs laléraux de 75 mètres carrés de surface de chauffe produit environ SOO kgi. de vbt
is
peur à 7 atmosphères par heure : elle nécessite environ 50 mètres cubes de maçonnerie.
Chaudières à foyer intérieur, — Dans ce type, le corps est formé de deux cylindres, de diamètre différent de même longueur mais non concentriques.
L'eau est renfermée dans Tespace annulaire compris entre les deux surfaces cylindriques, et le foyer est placé à l'intérieur de la plus petite.
La couche supérieure de Teau est soumise seule à Faction directe des flammes du foyer, et les gaz chauds après avoir fait le tour complet du corps, descendent, suivant sa paroi inférieure^ et se dirigent ensuite à la cheminée. Cette disposition est assez répandue. • Dans les chaudières à basse pression, la surface de èhauffe comprend toutes les surfaces soumises tant à Faction directe du foyer qu'à celle des gaz chauds.
Le niveau de l'eau dans le corps ne doit jamais descendre au-dessous du niveau supérieur de la surface de chauffe, sans quoi les parois rougiraient et, lors d'une admission d'eau, elles vaporiseraient subitement une si grande quantité de liquide qu'il en pourrait résulter une explosion.
^ Le niveau de l'eau à l'intérieur est indiqué à chaque
Fig. 7. — Chaudière à foyer intérieur.
lu L'eGLAIRAOE ELECTRIQUE
instant par la hauteur du liquide dans un tube de cristal placé extérieurement^ et formant vase communiquant avec la chaudière.
Un manomètre permet de suivre les variations de pression de la vapeur.
Générateurs à haute pression. — lis sont aussi dénommés générateurs tubulaires et multitubulaires en raison du grand nombre de tubes qui forment les bouilleurs.
Ils réalisent sur les générateurs à basse pression des avantages considérables : augmentation de la surface de chauffe, à encombrement égal ; économie de combustible, absence à peu près complète de dangers d*expIosion dans le sens propre du mot, facilités de réparations en cas d'accident à un tube. En6n ils permettent de produire de la vapeur, dont la pression peut être poussée jusqu'à 30 atmosphères.
Un générateur tubulaire comprend trois parties distinctes :
Le corps, vaste cylindre qui joue le même rôle que dans le cas d'une chaudière à basse pression.
Un faisceau formé d'un plus ou moins grand nombre de tubes parallèles, inclinés d'environ 30° sur Thorizontale* Les tubes situés dans un même plan vertical communiquent généralement entre eux et forment un élément.
Des collecteurs en nombre égal à celui des éléments, font communiquer ensemble les tubes et le corps.
Pour les chaudières de celte catégorie les foyers sont construits suivant des modèles spéciaux à chaque constructeur, mais ils procèdent à peu près tous du même principe.
La chaudière est enfermée dans un cube en maçon-
nerie, le corps en émerge, et la porte du foyer est placée sous l'extrémité surélevée des tubes; ua mur de soutènement s'élève de la sole, et vienf. supporter les tubes en leur milieu.
La partie antérieure des tubes est seule soumise à l'action directe des flammes au foyer; celles-ci entourent le faisceau de tubes et circulent dans les intervalles qui
fig. 8. — ChauiliËro multltubulaii'e Babcock et Wilcox.
les séparent et elles échauffent ainsi chacun d'eux sur toute sa surface. Brisés contre le mur de soutènement, les flammes et les gaz s'élèvent au travers du faisceau de tubes, lèchent la paroi inTérieure du corps, et pénètrent dans la seconde chambre du foyer, traversent le faisceau de tubes et s'échappent par un carneau qui les conduit à la cheminée.
On se rendra compte aisément do la multiplication de la surface de chauffe par la subdivision tubulaire des bouilleurs primitifs, et de sa bonne utilisation par le
brassage des gaz, tant contre les tubes que contre les murs de soutènement.
Une chaudière Babcock et Wilcox de 92 mètres carrés de surface de chauffe produit à l'heure 1200 kgs de vapeur à 14 atmosphères : elle nécessite 20 mètres cubes de maçonnerie ordinaire et 5 mètres cubes dé maçonnerie en briques réfractaires.
Chauffage de l'eau d'alimentation. — Dans une installation importante il y a intérêt à alimenter la chaudière avec de Teau réchauffée ; on peut réaliser ce but en utilisant la vapeur d'échappement des machines, et en outre porter cette eau à une température bien plus élevée encore en la faisant circuler dans des sur^ chauffeurs formés de tubes que lèchent les gaz chauds qui vont à la cheminée.
Ces appareils s'appellent réchauffeurs on êcoHomiseurs. Leur emploi entraîne une économie notable du combustible brûlé sur la grille de la chaudière.
Chaudières à surchauffeur. — Préconisé II y a tort longtemps, ce système est tombé dans un oubli d'où il semble vouloir sortir : On a reconnu qiie la surchauffe de la vapeur destinée à l'alimentation d'un moteur réalise une économie.
MM. Phail et Limpson ont établi une chaudière à surchauffeur qui a été expérimentée par M. Crosland, ingénieur en chef de la Boiter Insurance and Steam Company à Manchester, et ils ont obtenu un rendement en vapeur satisfaisant, comme on en pourra juger par les chiffres ci-dessous.
Le problème à résoudre, simple à première vue, présente cependant de nombreuses difficultés à vaincre. Il faut éviter de porter la vapeur à une tempéra-
GENEBATEURS DE VAPEUH
Fig. 0. et 10. — Réchauâeur Babcock et ^ilcox.
ture trop élevée, et que la vapeur entraîne de Teau.
La chaudière qui a subi les essais dont nous venons de parler était à deux bouilleurs, à deux foyers intérieurs avec chacun cinq tubes Galloway.
A Tarrière de la chaudière se trouvent deux séries, isolées Tune de Tautre, de tubes repliés qui forment chacune une des moitiés du surchauffeur : ces tubes sont chauffés par les gaz perdus du foyer de la chaudière.
La vapeur sort de la chaudière, passe dans l'une des moitiés du surchauffeur, pénètre par une canalisation en IJ (dont les grandes branches sont parallèles aux grandes dimensions de la chaudière), dans Tun des corps de la chaudière, passe de là dans la deuxième moitié du surchauffeur, traverse par une canalisation en U identique à la première le second corps et de là se rend au moteur.
La chaleur prélevée par le surchauffeur sur le gaz de la combustion sert donc à la fois à assurer la siccilé de la vapeur et à augmenter la température de Teau de la chaudière, ce qui favorise la circulation du liquide. Du reste, après la première surchauffe, la vapeur traverse les couches les moins chaudes de Teau, et après la seconde surchauffe elle traverse au contraire les parties les plus chaudes et augmente la production de vapeur.
Dans ces conditions, la surchauffe ne dépasse guère 10 à 13°.
Voici les résultats obtenus avec cette chaudière non munie, puis munie du surchauffeur :
Diamètre de la chaudière 2 30 mètres
Longueur g 5q
Diamètre des foyers , 0 90
Surface de chauffe de la cliaudière 83,24 mètres «
Suriace de la grille 2,78 —
Rapport entre ces surfaces ; . • 29,86
L'adjonction du surchauifeur développe une surface de chauffe supplémentaire de 43,10 m', de sorte que la sur* face de chauffe totale devient 126,34 m* et que son rapport avec la surface de grille devient 45, 33.
Voici quelques-uns des chiffres obtenus :
Pression moyenne de la vapeur 6 kg.
Température de la vapeur saturée à cette pression . . . 164o
— — après la première surchauffe. 218,3»
Température de la vapeur après la deuxième surchauffe. 219^
Température de la vapeur à la sortie 169o
Augmentation de température due à la surchauffe. • . 5^
Les quantités d'eau évaporées sans et avec l'emploi du surchauffeur sont respectivement les suivantes :
Par kilogramme de charbon sec, 8,67 et 11, 29 kilog. — — net, 7, 74 et 10,05 —
Les rendements ca'orifiques s'établissent donc respectivement à 48 et 76,25 Vo, ce qui crée en faveur du surchauffeur une différence de 18 %•
Le point faible de ce système serait la difficulté de nettoyer les conduites de vapeur du surchauffeur.
De Veau (Jt alimentation. — L'eau destinée à Talimentation des chaudières doit être exempte de substances minérales, qui peuvent corroder les parois métalliques avec lesquelles elle se trouve en contact.
Quand ces sels sont calcaires, magnésiens, ils se déposent, sous forme de croûte solide, sur la paroi intérieure des bouilleurs ou des tubes à laquelle ils adhèrent.
La paroi n'étant plus refroidie par le contact direct
de Teau, il suffit, quand la chaudière est eu pleine charge, que cette croûte se détache en un endroit pour qu'il en résulte une surproduction de vapeur qui peut donner lieu à une explosion.
Il est donc de toute importance de n'employer que des eaux douces ou épurées chimiquement. Si Ton ne peut le faire, la chaudière doit èlre fréquemment nettoyée pour faire tomber tous les dépôts.
Conduite des chaudières. — Le fonctionnement d'une chaudière comporte trois phases principales :
