Chaudière à trois tambours - Three-drum boiler

Les chaudières à trois tambours sont une classe de chaudières à tubes d'eau utilisées pour générer de la vapeur, généralement pour alimenter les navires . Ils sont compacts et à haut pouvoir évaporatif, facteurs qui encouragent cette utilisation. D'autres conceptions de chaudières peuvent être plus efficaces, bien que plus volumineuses, et le modèle à trois tambours était donc rare en tant que chaudière fixe terrestre.

La caractéristique fondamentale de la conception "à trois tambours" est la disposition d'un tambour à vapeur au-dessus de deux tambours à eau , dans une disposition triangulaire. Des tubes d'eau remplissent les deux côtés de ce triangle entre les tambours, et le four est au centre. L'ensemble est ensuite enfermé dans un boîtier, ce qui conduit à l'échappement de combustion .

La cuisson peut être au charbon ou au mazout. De nombreuses chaudières à charbon utilisaient plusieurs portes coupe - feu et des équipes de chauffeurs , souvent des deux côtés .

Développement

Le développement de la chaudière à trois tambours a commencé à la fin du XIXe siècle, avec la demande des navires de guerre qui nécessitaient une puissance élevée et une chaudière compacte. Le passage aux chaudières à tubes d'eau avait déjà commencé, avec des modèles tels que le Babcock & Wilcox ou le Belleville . L'arrangement à trois tambours était plus léger et plus compact pour la même puissance.

La nouvelle génération de chaudières à tubes d'eau à "petits tubes" utilisait des tubes d'eau d'environ 2 pouces (5 cm) de diamètre, par rapport aux modèles plus anciens de 3 ou 4 pouces. Cela a donné un plus grand rapport entre la surface de chauffage du tube et le volume du tube, donc une vaporisation plus rapide. Ces chaudières à petits tubes sont également connues sous le nom de chaudières « express » . Bien que tous n'étaient pas des modèles à trois tambours (notamment le Thornycroft ), la plupart étaient des variantes de celui-ci. Comme les tubes du trois tambours sont proches de la verticale (par rapport au Babcock & Wilcox ), cela favorise une forte circulation par effet thermosiphon , favorisant encore l'étuvage.

Le développement du motif à trois tambours était généralement un développement de simplification, plutôt que d'augmentation de la complexité ou de la sophistication. Même les premières chaudières emballaient une grande surface de chauffe dans un volume compact, leur difficulté résidait dans la fabrication et notamment pour leur maintenance à bord des navires.

Tubes

Les tubes alambiqués des premiers modèles tels que le du Temple et Normand ont été les premiers à disparaître. Un banc de tubes à plusieurs rangées pourrait fournir une surface de chauffage adéquate, sans cette complexité. Les tubes sont également devenus plus droits, principalement pour faciliter leur nettoyage. Yarrow avait démontré que les tubes droits ne posaient aucun problème d'expansion, mais les tambours circulaires et l'entrée perpendiculaire des tubes étaient tous deux des caractéristiques précieuses pour une longue durée de vie. Lorsque les tubes entraient dans les fûts à un angle, le chauffage et le refroidissement avaient tendance à plier le tube d'avant en arrière, entraînant des fuites. Une entrée perpendiculaire était plus facile pour dilater les tubes pour une étanchéité fiable et pour éviter ces contraintes latérales. Cela valait la peine de faire le compromis des extrémités des tubes coudés de la chaudière Admiralty pour conserver ces deux caractéristiques, et ces tubes étaient encore de forme assez simple pour être nettoyés facilement.

Certains des premiers tubes de chaudière, notamment celui du Temple avec ses angles vifs, n'ont pas pu être nettoyés du tartre à l' intérieur. Les tubes ont ensuite été nettoyés à l'intérieur en essayant d'y faire passer une tige articulée, avec une brosse à l'extrémité. Pour les conceptions de tubes incurvés, souvent, seule une partie du tube pouvait être atteinte. Une autre méthode consistait à faire passer une chaîne le long du tube par le haut, en tirant une brosse derrière elle, bien que cela ne soit pas utilisable pour les chaudières comme le Thornycroft où les tubes se déplaçaient d'abord horizontalement ou vers le haut. La méthode finale consistait à utiliser des brosses « balles » qui étaient tirées d'un tambour à l'autre à l'aide d'air comprimé. Des jeux de brosses ont été utilisés, une pour chaque tube, et ils ont été soigneusement numérotés et comptés par la suite pour s'assurer qu'aucune n'avait été laissée derrière, bloquant un tube.

Descendants

Des déversoirs séparés ont été utilisés par la plupart des conceptions, même après que les expériences de Yarrow aient démontré que la circulation pouvait encore avoir lieu entre les tubes chauffés seuls. Encore une fois, la chaudière de l'Amirauté (qui omettait les déversoirs) était le point culminant de cette approche, plaçant le surchauffeur dans le banc de tubes, de manière à favoriser la différence de température nécessaire.

Fours

La chaudière de l'Amirauté est généralement considérée comme une évolution directe du Yarrow, bien que le White-Forster ait également eu une influence, probablement en raison du grand nombre en service dans la Royal Navy . Les tambours à eau circulaires et leur élévation au-dessus de la sole du four sont des caractéristiques de White-Forster. Le premier réduit le risque de rainurage , le second est adapté à la cuisson au fioul.

Les types

chaudière du Temple

Le du Temple était une des premières chaudières navales à tubes d'eau , brevetée en 1876. Elle a été inventée par Félix du Temple en France et a été testée dans une canonnière lance - torpilles de la Royal Navy . Les tubes d'eau étaient sinueux, disposés en quatre rangées jusqu'à une banque, et en forme de S avec des coudes à angle droit aigus. Cela a emballé une grande zone de chauffage du tube dans un petit volume, mais a rendu le nettoyage du tube peu pratique. Les tambours étaient cylindriques, avec une entrée de tube perpendiculaire et des déversoirs externes entre eux.

Chaudière White-Forster

Le White-Forster était de construction simple, avec des tubes qui n'avaient qu'une légère courbure. C'était suffisant pour leur permettre d'être remplacés in situ, en passant par le trou d'homme à l'extrémité du grand tambour à vapeur. Chaque tube était suffisamment courbé pour permettre son extraction à travers le tambour à vapeur, mais suffisamment droit pour qu'un seul tube puisse être remplacé à partir d'une batterie de tubes, sans avoir besoin d'enlever d'autres tubes pour permettre l'accès. C'était l'une des nombreuses caractéristiques du White-Forster destinées à le rendre fiable dans le service naval et facile à entretenir. Ces tubes étaient de diamètre particulièrement petit, seulement 1 pouce (2,5 cm) et particulièrement nombreux, un total de 3 744 étant utilisés dans certaines chaudières. Les tubes étaient disposés en 24 rangées par rangée, chacune nécessitant une longueur de tube différente et 78 rangées par tambour. Tous les tubes étaient courbés au même rayon, facilitant la réparation et le remplacement à bord, mais nécessitant que les trous des tubes dans les fûts soient alésés à des angles précis sur un gabarit pendant la fabrication. Ce petit diamètre de tube donnait une surface de chauffe élevée, mais probablement trop : le rapport surface/volume devenait excessif et le débit de gaz à travers les rangées de tubes était affecté, donnant aux fours des chaudières une certaine réputation de mauvais brûleurs.

Des tuyaux de descente ont été utilisés, soit les deux gros tuyaux habituels, soit un arrangement inhabituel mais caractéristique de quatre petits tubes de 4 pouces (10 cm) à chaque tambour. Il s'agissait d'une fonctionnalité destinée à améliorer la capacité de survie après des dommages, lorsqu'elle était utilisée à bord de navires de guerre. La chaudière pourrait rester en service avec un tube de descente endommagé bouché.

Les tambours de boue ont été élevés au-dessus du sol du four sur des tabourets à poutres d'acier, augmentant le volume du four disponible pour la combustion. Cette fonctionnalité était destinée à encourager l'utilisation de la combustion du pétrole, une innovation sur les navires de guerre à cette époque. L'apparence générale du White-Forster est similaire à celle du modèle ultérieur de l' Amirauté . Des caractéristiques telles que les tambours de boue surélevés et la forme des tubes ont eu une influence.

Les chaudières White-Forster ont été introduites dans la Royal Navy à partir de 1906, pour les croiseurs légers et les destroyers lance - torpilles .

Chaudière normande

La chaudière Normand a été développée par le chantier naval français Normand du Havre . Il a été utilisé par les marines de plusieurs nations, notamment celles de la France, de la Russie, de la Grande-Bretagne et des États-Unis. En 1896, la Royal Navy les fit installer sur vingt-six bateaux, plus que toute autre conception de tubes à eau.

La conception initiale de la chaudière Normand était comme un développement du Du Temple , avec les coins pointus des tubes remplacés par un coude à rayon lisse, mais conservant toujours la forme en S.

La conception du Normand donnait une surface de chauffe particulièrement importante (surface du tube) par rapport à la surface de la grille. Le coût de ceci était un nid dense de tubes, où chacune des nombreuses rangées de tubes était pliée dans une forme différente et complexe. Les extrémités des tubes pénétraient perpendiculairement dans les fûts cylindriques, pour une bonne étanchéité. L'espace nécessaire pour tous ces tubes remplissait toute la moitié inférieure du tambour à vapeur, nécessitant à la fois un grand tambour et un dôme à vapeur séparé à partir duquel collecter la vapeur sèche. L'enveloppe extérieure de la chaudière pénétrait dans le conduit d'évacuation à une extrémité, renfermant généralement ce dôme. Les extrémités des tambours s'étendaient à l'extérieur du boîtier sous forme de dômes hémisphériques. Des déversoirs froids à l'extérieur du caisson reliaient ces tambours, offrant un chemin pour la circulation de retour de l'eau froide.

Un autre développement était le Normand-Sigaudy , où deux chaudières Normand ont été couplées dos à dos, pour une utilisation dans les grands navires. Cela a effectivement donné un Normand à double extrémité (comme ce fut plus tard commun avec le Yarrow ) qui pouvait être tiré des deux extrémités.

Chaudière à roseaux

La chaudière Reed a été utilisée par Palmers of Jarrow . Il était similaire au Normand, avec des déversoirs et des tubes courbes qui entraient perpendiculairement dans les fûts cylindriques.

Chaudière Thornycroft

La chaudière Thornycroft est une variante qui divise le four central habituel en deux. Il y a quatre tambours : deux tambours principaux verticaux au centre - un tambour à vapeur et un tambour à eau - ainsi que deux tambours à ailettes sur les bords extérieurs du four. La conception était remarquable pour son utilisation précoce du four mural à eau . La banque extérieure de tubes était peu profonde, composée de seulement deux rangées de tubes. Ces rangées étaient étroitement espacées, de sorte que les tubes formaient une paroi solide, sans écoulement de gaz entre eux. La banque intérieure de tubes était similaire : les deux rangées de tubes les plus proches du four formaient un mur d'eau similaire. Ces tubes étaient évasés à leur base, de manière à ménager un espace pour l'écoulement des gaz entre eux. À l'intérieur du banc de tubes, le flux de gaz est principalement parallèle aux tubes, similaire à certaines conceptions initiales, mais contrairement à la conception à flux croisés des chaudières à trois tambours ultérieures. Les gaz d'échappement ont émergé dans l'espace en forme de cœur sous le tambour central supérieur, sortant vers l'entonnoir à travers la paroi arrière.

Le tambour à vapeur est circulaire, avec une entrée de tube perpendiculaire. Les extrémités des tubes s'étendent sur une circonférence considérable du tambour, de sorte que les tubes supérieurs pénètrent au-dessus du niveau de l'eau. Ce sont donc des tubes ' non noyés '.

Les tambours centraux supérieur et inférieur sont reliés par des déversoirs. Exceptionnellement, ceux-ci sont internes à la chaudière et sont chauffés, bien que pas fortement, par les gaz d'échappement. Ils sont formés de plusieurs (huit ou neuf) tubes verticaux de 4 pouces (10 cm) sur l'axe de la chaudière. Ils sont formés en une forme de S peu profonde pour donner un peu de flexibilité contre la dilatation thermique. Les petits tambours d'aile sont reliés au seul tambour central inférieur, par de gros tuyaux extérieurs à l'extérieur du carter arrière de la chaudière.

En raison de son utilisation précoce dans le destroyer HMS Daring construit par Thornycroft en 1893, cette conception est devenue connue sous le nom de chaudière « Daring » .

Une petite version simple face de cette chaudière a également été produite pour les lancements . La première petite version de celle-ci s'affranchit également du tambour à ailettes, les tubes de la paroi d'eau se pliant à angle droit et repassant vers le tambour d'eau central, les tubes formant également la grille pour supporter le feu.

Chaudière Thornycroft-Schulz

Les conceptions ultérieures, le modèle Thornycroft-Schulz , ont rendu les ailes extérieures plus importantes. Le nombre de leurs tubes a été augmenté, de sorte qu'ils sont devenus la majorité de la surface de chauffe et le chemin principal des gaz pour les gaz d'échappement. Les tambours d'aile sont devenus suffisamment grands pour permettre à un homme d'accéder à l'intérieur, pour nettoyer et étendre de nouveaux tubes en place.

La conception antérieure de la chaudière à tubes d'eau Thornycroft-Marshall utilisait des tubes d'eau en épingle à cheveux horizontaux installés dans des collecteurs sectionnels. Il a peu de rapport avec les types décrits ici.

Chaudière millefeuille

La conception de la chaudière Yarrow se caractérise par son utilisation de tubes d'eau droits, sans déversoirs. La circulation, à la fois vers le haut et vers le bas, se produit au sein de ce même banc de tubes.

Alfred Yarrow a développé sa chaudière en réponse à d'autres conceptions de tubes d'eau et à sa perception en 1877 que Yarrow & Co était à la traîne par rapport aux autres constructeurs de navires. Ses premières réflexions définissaient déjà les caractéristiques clés de la conception, une chaudière à trois tambours avec des tubes droits, mais il a fallu dix ans de recherche avant que la première chaudière ne soit fournie pour un torpilleur de 1887.

Tubes droits

Les premiers concepteurs de tubes d'eau s'étaient préoccupés de l'expansion des tubes de la chaudière lorsqu'ils étaient chauffés. Des efforts ont été faits pour leur permettre de se dilater librement, en particulier pour que les plus proches du four puissent se dilater relativement plus que les plus éloignés. Typiquement, cela a été fait en disposant les tubes dans de grandes courbes de bouclage. Ceux-ci présentaient des difficultés de fabrication et nécessitaient un soutien à l'utilisation.

Yarrow a reconnu que la température des tubes d'eau était maintenue relativement basse et était constante entre eux, à condition qu'ils restent pleins d'eau et que l'ébullition ne se produise pas dans les tubes eux-mêmes, c'est-à-dire qu'ils resteraient comme des tubes noyés . Des températures élevées et des variations ne se produisaient que lorsque les tubes se remplissaient de vapeur, ce qui perturbait également la circulation.

Sa conclusion était donc que les tubes à eau droits étaient acceptables et qu'ils auraient des avantages évidents pour la fabrication et le nettoyage en service.

Les expériences de circulation de Yarrow

Il était déjà reconnu qu'une chaudière à tubes d'eau reposait sur un écoulement continu à travers les tubes d'eau, et que cela devait se faire par un effet de thermosiphon plutôt que de nécessiter une pompe peu pratique. Les chaudières à circulation forcée avec pompes, telles que la Velox , ne sont pas apparues avant trente ans et même alors, elles étaient initialement peu fiables. L'hypothèse était que l' écoulement à travers les tubes à eau serait vers le haut, en raison de leur chauffage par le four, et en ce que l'écoulement descendant d' équilibrage nécessiterait non chauffés externes déversoirs .

Alfred Yarrow a mené une expérience célèbre où il a réfuté cette hypothèse. Un tube vertical en forme de U était disposé de manière à pouvoir être chauffé par une série de becs Bunsen de chaque côté.

Lorsqu'un seul côté du U était chauffé, il y avait le flux ascendant attendu d'eau chauffée dans ce bras du tube.

Lorsque la chaleur était également appliquée au bras non chauffé, la théorie conventionnelle prédisait que le flux circulatoire ralentirait ou s'arrêterait complètement. En pratique, le débit a en fait augmenté . À condition qu'il y ait une certaine asymétrie dans le chauffage, l'expérience de Yarrow a montré que la circulation pouvait continuer et que le chauffage du déversoir plus froid pouvait même augmenter ce débit.

La chaudière Yarrow pourrait ainsi se passer de déversoirs externes séparés. L'écoulement était entièrement dans les tubes d'eau chauffés, vers le haut dans ceux les plus proches du four et vers le bas à travers ceux des rangées extérieures de la berge.

Évolution ultérieure du design

Tambours à eau

Les premiers fûts ou "auges" d'eau Yarrow étaient en forme de D avec une plaque tubulaire plate, de manière à permettre un montage perpendiculaire facile pour les tubes. La plaque tubulaire était boulonnée à l'auge et pouvait être démontée pour l'entretien et le nettoyage des tubes.

Cette forme en D n'est cependant pas idéale pour un tambour à pression, car la pression aura tendance à le déformer en une section plus circulaire. Cette flexion a entraîné des fuites là où les tubes d'eau pénétraient dans le tambour ; un problème, appelé « wrapperitis », qui a été partagé avec le White-Forster . L'expérience d' explosions de chaudières avait montré que les angles internes aigus à l'intérieur des chaudières étaient également sujets à l'érosion par rainurage . Les chaudières ultérieures utilisaient une section plus arrondie, bien que toujours asymétrique plutôt que entièrement cylindrique.

Descendants

La circulation dans une chaudière Yarrow dépendait d'une différence de température entre les rangées de tubes intérieure et extérieure d'une banque, et en particulier sur les taux d'ébullition. Bien que cela soit facile à entretenir à faible puissance, une chaudière Yarrow à pression plus élevée aura tendance à avoir moins de différence de température et aura donc une circulation moins efficace. Certaines chaudières plus récentes et à plus haute pression ont été équipées de déversoirs externes, à l'extérieur de la zone de combustion chauffée.

Surchauffeurs

Lorsque la surchauffe a été adoptée, principalement pour une utilisation avec des turbines à vapeur après 1900, les premières chaudières Yarrow ont placé leur serpentin de surchauffeur à l'extérieur du banc de tubes principal. Les conceptions ultérieures sont devenues asymétriques, avec le banc de tubes d'un côté doublé et un surchauffeur à tube en épingle à cheveux placé entre eux.

Adoption par la Royal Navy

Le HMS Havock , le navire de tête des destroyers de la classe Havock , a été construit avec la forme actuelle de chaudière de locomotive ; son navire jumeau HMS Hornet avec une chaudière Yarrow à titre de comparaison. Les essais ont été couronnés de succès et la chaudière Yarrow a été adoptée pour le service naval, en particulier dans les petits navires. Avec le temps, la Marine développera son propre modèle de chaudière à trois tambours pour l' Amirauté .

Chaudière Mumford

La chaudière Mumford était une variété construite par les chaudronniers Mumford de Colchester , destinée à être utilisée dans des bateaux plus petits. Les bancs de tubes se sont séparés en deux groupes, les tubes courts étant légèrement incurvés l'un de l'autre. L'entrée dans le tambour d'eau inférieur était perpendiculaire, nécessitant un tambour presque rectangulaire avec les tubes entrant sur des faces séparées. La faiblesse mécanique d'une telle forme était acceptable dans cette petite taille, mais limitait le potentiel de la chaudière. L'enveloppe était petite et ne renfermait qu'une partie du tambour à vapeur supérieur, menant directement à un entonnoir. Une seule descente en T inversé reliait les tambours à l'arrière de la chaudière.

Chaudière Woolnough

La conception Woolnough a été utilisée par Sentinel pour leurs plus grandes locomotives de chemin de fer. Il ressemblait à la plupart des autres modèles à trois tambours, ayant des tubes presque droits. Sa caractéristique distinctive était un mur de briques réfractaires aux deux tiers de la hauteur du four. La grille du four se trouvait sur le côté le plus long de celle-ci, les gaz de combustion passant à travers le banc de tubes, le long de l'intérieur d'une enveloppe extérieure en acier, puis de nouveau dans le banc de tubes le plus court. Des surchauffeurs à tubes enroulés ont été placés dans le flux de gaz à l'extérieur des tubes. Les gaz de combustion ont ainsi traversé deux fois le banc de tubes , une fois vers l'extérieur puis à nouveau vers l'intérieur. Une seule cheminée centrale s'échappait du centre de l'extrémité éloignée, pas comme d'habitude de l'extérieur des tubes. La différence de température relative entre le passage du gaz à travers les deux sections de la banque a conduit à un courant de circulation qui était vers le haut à travers la première partie la plus chaude de la banque et vers le bas à travers la banque plus loin, moins chaude. La circulation était également contrôlée par une plaque de déversoir interne à l'intérieur du tambour d'eau supérieur, de manière à maintenir une profondeur d'eau au-dessus des extrémités des tubes les plus chauds, évitant ainsi la surchauffe des tubes secs.

Sentinel a utilisé la chaudière Woolnough sur un certain nombre de leurs plus grosses locomotives, au lieu de leur petite chaudière verticale habituelle . Il s'agit notamment des autorails du LNER et du LMS . L'utilisation la plus connue de Sentinel du Woolnough était pour les locomotives articulées « colombiennes » . Il s'agissait d'une série de quatre locomotives à voie métrique de la disposition des roues Co-Co , construites en 1934. Elles fonctionnaient à la pression inhabituellement élevée de 550 psi (3,8 MPa) et chaque essieu était entraîné par un moteur à vapeur séparé , conçu par Abner Doble . Le premier a été fourni aux chemins de fer belges , les trois suivants ont été construits pour la Société nationale des chemins de fer en Colombe de Colombie , mais d'abord expédiés en Belgique pour des tests. La plupart des photographies existantes de ces locomotives ont été prises en Belgique. On sait peu de choses sur leur histoire après leur arrivée en Colombie.

Chaudière de l'Amirauté

Un développement ultérieur du Yarrow était la chaudière à trois tambours de l' Amirauté , développée pour la Royal Navy entre la Première et la Seconde Guerre mondiale. Une grande partie du travail de conception a été menée à la station expérimentale de carburant de l'Amirauté à Haslar et les premières chaudières ont été installées dans trois des destroyers de classe A de 1927. Ces chaudières ont établi de nouvelles conditions de fonctionnement standard de la Royal Navy pour les chaudières de 300 psi (2,0 MPa) / 600 °F (316 °C).

La conception était largement similaire aux versions ultérieures, à haute pression et à mazout, du Yarrow. Les bidons à eau étaient cylindriques et des déversoirs étaient parfois, mais pas toujours, utilisés. La seule différence majeure était dans les bancs de tubes. Plutôt que des tubes droits, chaque tube était principalement droit, mais légèrement coudé vers leurs extrémités. Ceux-ci étaient installés en deux groupes à l'intérieur de la banque, de sorte qu'ils formaient un espace entre eux à l'intérieur de la banque. Des surchauffeurs étaient placés à l' intérieur de cet espace et suspendus par des crochets au tambour à vapeur. L'avantage de placer les surchauffeurs ici était qu'ils augmentaient le différentiel de température entre les tubes intérieurs et extérieurs de la berge, favorisant ainsi la circulation. Dans la forme développée, la chaudière avait quatre rangées de tubes du côté four du surchauffeur et treize pour le côté extérieur.

L'eau d'alimentation

Les premières chaudières ont connu des problèmes avec les surchauffeurs et avec une mauvaise circulation pour les rangées de tubes au centre du banc, entraînant une surchauffe et une défaillance des tubes. Les problèmes de circulation ont été résolus en réaménageant les tuyaux d'eau d'alimentation et en plaçant des chicanes à l'intérieur du tambour à vapeur, de manière à donner une circulation plus clairement définie. Un amplificateur de circulation , un bac en acier, a été placé au-dessus des tubes côté four, encourageant un seul flux ascendant central au-dessus du niveau de l'eau, encourageant les bulles de vapeur à s'échapper et agissant comme un séparateur de vapeur avant que l'eau ne recircule vers le bas. les tubes extérieurs. De manière similaire aux travaux effectués à peu près à la même époque sur le chemin de fer LMS et au développement de l' alimentation supérieure pour les locomotives à vapeur , l'eau d'alimentation était également acheminée vers le haut à travers des « pots de pulvérisation » et passait ainsi à travers l'espace vapeur sous forme de gouttelettes. L'eau froide d'alimentation était ainsi chauffée à la même température que l'eau de chaudière avant de se mélanger avec elle, évitant de perturber le chemin de circulation.

Surchauffeurs

La performance de surchauffe initiale était décevante. La surchauffe à pleine puissance a été volontairement limitée à 37,8 °C (100 °F) afin d'éviter des problèmes de fiabilité, ce qui signifiait alors qu'elle était inefficace à faible puissance. Les travaux de développement de Babcock & Wilcox ont résolu ce problème en augmentant la vitesse d'écoulement de la vapeur à travers le surchauffeur à 150 pi/s (45,72 m/s), évitant ainsi les problèmes de distorsion du tube et de défaillance métallurgique. Les nouvelles chaudières des cuirassés de classe Nelson et des croiseurs de classe Kent pouvaient atteindre une surchauffe de 200 à 250 °F (93 à 121 °C) dans toute la plage de puissance de fonctionnement à 250 psi (1,7 MPa).

Mur arrière

Contrairement à la pratique américaine contemporaine, les chaudières navales britanniques avaient une grande proportion de briques de four, ce qui entraînait une température élevée dans le four et par conséquent une charge élevée sur les tubes. L'utilisation d'une fournaise murale pourrait réduire cela.

À partir de 1929, Hawthorn Leslie a construit une chaudière d'essai avec un mur d'eau partiel à l'arrière du four. Contrairement à d'autres conceptions de paroi d'eau, ce tambour d'eau supplémentaire ne couvrait que le centre du four, les tubes verticaux étaient enfermés dans une enveloppe réfractaire et ne formaient pas une paroi solide étroitement emballée. On craignait qu'un mur d'eau complet ne déséquilibre la disposition existante du collecteur de la chaudière à trois tambours, ce qui s'est effectivement avéré être le cas. Une production excessive de vapeur à l'arrière du tambour à vapeur a entraîné une perturbation de la circulation et un problème d' amorçage . Le développement de murs d'eau pour ce type de chaudière a été abandonné, bien que les essais se soient poursuivis avec le HMS  Hyperion  (H97) qui a été testé avec une seule chaudière Johnson à mur d' eau remplaçant l'une de ses trois chaudières à trois tambours.

Moteur 10000

La seule grande chaudière à trois tambours utilisée dans une locomotive de chemin de fer était le moteur expérimental 10000 de Nigel Gresley de 1924 pour la société LNER . Ayant observé les avantages des pressions plus élevées et des moteurs composés dans la pratique maritime , Gresley était désireux d' expérimenter cette approche dans une locomotive de chemin de fer . Comme pour les chaudières terrestres , Harold Yarrow souhaitait élargir le marché de la chaudière Yarrow.

La chaudière n'était pas la conception habituelle de Yarrow. En fonctionnement, en particulier ses voies de circulation, la chaudière avait plus en commun avec d'autres modèles à trois tambours tels que le Woolnough . Il a également été décrit comme une évolution du foyer à tubes d' eau Brotan-Deffner , avec le foyer étendu pour devenir l'ensemble de la chaudière.

La pression de service était de 450 livres par pouce carré (31 bar) par opposition aux 180 livres par pouce carré (12 bar) des locomotives Gresley A1 contemporaines .

La chaudière ressemblait à deux chaudières marines allongées Yarrow , placées bout à bout. Les deux avaient l'arrangement Yarrow habituel d'un grand tambour à vapeur central au-dessus de deux tambours à eau séparés, reliés par quatre rangées de tubes légèrement incurvés. Le tambour supérieur était partagé, mais les tambours à eau inférieurs étaient séparés. La zone arrière du " foyer " était large et s'étendait sur les cadres , plaçant les fûts d'eau aux limites du gabarit de chargement . La région avant de la "chaudière" était étroite, avec ses tambours à eau placés entre les cadres. Bien que les enveloppes extérieures aient une largeur similaire, les bancs de tubes de la section avant étaient beaucoup plus proches. L'espace extérieur des tubes formait une paire de conduits d'évacuation menant vers l'avant. Un grand espace à l'extérieur de ces parois de cheminée mais à l'intérieur de l'enveloppe de la chaudière a été utilisé comme conduit d'air de l'entrée d'air, une fente rectangulaire grossière sous la porte de la boîte à fumée, qui avait pour effet à la fois de préchauffer l'air de combustion et de refroidir l'enveloppe extérieure pour éviter la surchauffe. Des tubes de surchauffeur longitudinaux ont été placés dans l'espace central entre les tubes de génération de vapeur. La troisième zone vers l'avant contenait les collecteurs de surchauffeurs, les régulateurs et la boîte à fumée, mais aucune surface de chauffe délibérée. L'enveloppe extérieure de la chaudière est restée à peu près la même largeur partout, donnant un aspect général triangulaire, mais incurvé. Le bord inférieur de chaque section s'élevait vers le haut et était évident à l'extérieur.

Le tir était au charbon, à une seule extrémité à travers une seule porte coupe - feu de locomotive conventionnelle et un seul pompier manuel. En raison de l'allumage à une extrémité et du débit de gaz principalement longitudinal, par rapport au débit de gaz normal du Yarrow, il y avait une différence de température prononcée entre l'avant et l'arrière de la chaudière. Cela a conduit à ce que les courants de circulation de l'eau, en particulier dans la deuxième section, soient longitudinaux à travers les tambours à eau, comme le Woolnough, plutôt que le Yarrow habituel. La première section, qui comprenait des tubes d'eau sur la paroi arrière, était chauffée par rayonnement et était en fait un four à paroi d'eau, sans aucun flux de gaz à travers la batterie de tubes. Malgré cela, il utilisait encore quatre rangées de tubes. La deuxième section avait son flux de gaz arrangé par des chicanes en acier et en briques réfractaires de sorte que les gaz de combustion entraient par le centre et passaient par les rangées de tubes dans les conduits latéraux, donnant un meilleur transfert de chaleur par convection.

Les références

Liens externes

• Vidéo de formation "Raising Steam" 1942 sur YouTube