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B R E V E T D' I N V E N T I O N
Perfectionnements apportés aux chaudières pour chauf- fage central ou applications similaires.
Les chaudières en fonte des modèles commerciaux ou particuliers les plus souvent employées pour le chauf- fage central sont composées de sections identiques, as- semblées entre elles par rapprochement et mises en com- munication l'une avec l'autre, soit par des raccords, (vissés ou à frottement dur), soit par des collecteurs extérieurs (vissés ou à brides), plus une section de fa- çade qui reçoit les portes pour le service du foyer et une section de fond qui reçoit les départs de fumée.
On augmente la surface de chauffe et la surfa- ce de grille, les proportions de ces deux éléments étant solidaires, en augmentant le nombre de sections intermé- diaires, de sorte que, plus la chaudière doit avoir une surface de chauffe importante, plus le nombre de ses
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sections augmente entre la façade et le fond, c'est-à- dire dans le sens de la longueur.
Il en résulte que la manoeuvre du foyer (char- gement de combustible, piquage du feu, enlèvement des mâchefers, et des cendres, etc...) devient de plus en plus difficile au fur et à mesure que le nombre de sec- tions est plus grand, c'est-à-dire que la chaudière est plus longue.
Il en résulte encore que l'air nécessaire à la combustion arrivant toujours par une ouverture ad hoc réservée sur la façade, les sections du fond reçoivent cet air d'autant plus difficilement que la chaudière est plus longue, c'est-à-dire composée d'un nombre plus grand de sections, et que, comme résultat, la combustion devient d'autant plus irrégulière vers le fond du foyer que le nombre de sections est plus important.
Le chargement de combustible de ces chaudières sectionnées se fait le plus souvent dans un grand foyer, improprement d'ailleurs appelé magasin de combustible, dans lequel la masse de charbon nécessaire au chauffage pendant plusieurs heures, 4, 6,8, 12 heures et plus, entre en ignition suivant des épaisseurs très importan- tes, à la manière des gazogènes, et donne lieu à des distillations et productions d'oxyde de carbone et même d'hydrocarbures quand les combustibles contiennent une proportion de matières volatiles tant soit peu importante.
En conséquence, ces chaudières nécessitent des combustibles aussi maigres que possible, dont l'idéal est le coke ou les anthracites.
Quelquefois cependant, ces chaudières sont mu- nies de véritables magasins de combustibles soit latéraux, soit centraux, qui n'alimentent la grille qu'au fur et à mesure de la combustion. Mais dans ces modèles de foyer, le combustible descend presque toujours sur une grille plate, ou très légèrement inclinée, de sorte que
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l'épaisseur de ce combustible, dans sa chute sur la gril- le, prend la forme d'un cône, dont l'épaisseur est plus grande au centre que sur les côtés, à l'arrivée de la trémie de chargement.
La combustion est irrégulière, excès de passa- ge d'air sur les côtés, (basse température et mauvaise utilisation) et très épaisse au centre de la descente de la trémie (distillation, oxyde de carbone, mauvais rende- ment).
Certaines chaudières, en petit nombre d'ailleurs, sont cependant composées d'éléments assemblés perpendicu- lairement à la façade, @
La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précédents par une combinaison nouvelle de divers moyens éonnus.
Une chaudière conforme à l'invention est carac- térisée par des sections disposées dans le sens perpen- diculaire à la façade et combinées à une grille inclinée à peu près suivant le talus d'éboulement naturel du com- bustible, de manière à maintenir sur cette grille une épaisseur de combustible sensiblement constante.
Un registre, placé en-dessous du magasin de combustible, permet de régler la descente de ce combus- tible et, par suite, son épaisseur sur la grille, suivant sa nature et sa grosseur.
Le magasin à combustible est de préférence pla- cé en dehors de la Zône de feu de manière que le .combus- tible ne puisse s'y enflammer et ne brûle que sur la grille.
La grille inclinée est munie de traverses horizontales ou obliques, venues de fonte et perpendicu- laires aux barreaux, ce qui permet l'emploi d'un combus- tible de composition quelconque, en morceaux contenant une proportion de fines, aussi grande que l'on veut,et pouvant même être composé uniquement de grains ou de fi-
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ns d'une grosseur quelconque, sans qu'il puisse tomber d'imbrûlés dans le cendrier.
La façade de la chaudière est creuse et présen- te des orifices permettant à l'air nécessaire à la com- bustion de circuler dans cette façade creuse et de s'y chauffer à température élevée par le rayonnement du des- sous de la grille, ce qui assure une combustion complète dans les meilleures conditions.
L'invention s'étend aussi à d'autres caractéris- tiques nombreuses ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons.
Des chaudières conformes à l'invention sont représentées, à titre d'exemple, sur le dessin ci-joint dans lequel :
La fig. 1 est une coupe longitudinale de cette chaudière ;
La fig. 2 est une demi-élévation et une demi- coupe transversale de cette chaudière ;
La fig. 3 est une coupe montrant l'assemblage par raccords des sections successives de la chaudière ;
La fig. 4 est une coupe d'une variante dans laquelle l'assemblage de ces sections sudccessives est assuré par collecteur ;
La fig. 5 est une coupe de la partie inférieure d'une autre variante ;
Les fig. 6 et 7 sont deux coupes longitudinales de deux autres chaudières conformes à l'invention.
La chaudière représentée sur les fig. de 1 à 3 est constituée par des sections 11 12 13. acco- lées les unes aux autres et disposées perpendiculaire- ment à la façade, en nombre d'autant plus grand que l'on désire une surface de chauffe.plus importante.
Ces sections sont reliées les unes aux autres, soit par des raccords 2 (fig. 3), soit par des collec- teurs 3 reliés aux sections par des manchons 4 (fig.
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La grille est inclinée suivant le talus d'ébou- lement naturel du combustible, depuis la partie haute dans le voisinage de la façade jusqu'à la partie basse dans le fond du foyer.
Cette grille est constituée par des barreaux inclinés 5, en nombre égal au nombre des sections 1 1 12,,, et disposés chacun en face de la section cor- respondante ; ces barreaux sont reliés les uns aux autres par des traverses 6 horizontales ou légèrement obliques, venues de fonte, disposées en échelons et terminées par des talons 7.
Un registre mobile 8 règle la descente du combustible du magasin 9 dans la zône de feu 10. Ce magasin est placé en dehors de cette zône de feu (fig. 1) et peut être chargé par une porte 11.
Le fond du foyer est fermé par une grille auxiliaire 12 qui peut être soit articulée sur un axe 13 et commandée par un mécanisme à tringle et bielle 14 ou autre (fig. 1), soit constituée simplement par des barreaux creux à circulation d'eau, venus de fonte sur chacune des sections perpendiculaires à la façade (fig.
5), ces dispositions permettant l'enlèvement facile des cendres.
Enfin la façade 16 est creuse et percée d'orifices 17, 18 pour l'entrée et la circulation d l'air de combustion.
La chaudière ci-dessus décrite assure de nom- breux avantages.
D'abord la manoeuvre du foyer (chargement de combustible, piquage du feu, enlèvement des mâchefers et des cendres, etc....,etc...) se fait avec des outils de même longueur, quel que soit le nombre de sections, c'est- à-dire la surface de chauffe et la surface de grille de la chaudière, de sorte que ces manoeuvre ne sont pas plus
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pénibles, et sont faites dans des conditions identiques, que la chaudière soit de faible ou de grande surface de chauffe.
Le travail est ainsi plus facile et plus régu- lier, le décrassage est meilleur.
De plus, l'air nécessaire à la combustion n'a pas plus de chemin à parcourir dans les chaudières à faible surface de chauffe (petites chaudières) que dans les chaudières à grande surface (grandes chaudières) ; la distance à parcourir par cet air depuis son entrée sur la façade jusqu'à la grille reste constante, cet air arri- vant ainsi en tous les points du foyer d'une manière égale, ce qui assure une combustion plus régulière.
Le charbon brûle en couche mince, de sorte que le passage au travers de la couche se fait facilement, ce qui donne lieu à une combustion complète, sans distil- lation, c'est-à-dire sans production d'oxyde de carbone, et sans évacuation d'hydro carbures Imbrûlés.
La composition des gaz de la combustion est donc identique sur toute la surface de la grille, ce qui assure une combustion complète et un excellent rendement.
L'épaisseur de cette couche de charbon peut d'ailleurs être modifiée à volonté, suivant la nature et la grosseur du combustible, à l'aide du registre 8, qui règle la descente et qu'on manoeuvre extérieurement de la façade.
La trémie de chargement ou magasin de combus- tible 9 étant d'ailleurs en dehors de la zone de feu 10, le combustible, en couche mince et régulière, ne peut brûler que sur la grille 4 ; il ne s'enflamme donc pas dans le magasin 9.
La disposition de grille inclinée 4, à traver- ses 6, en échelons, n'oblige pas à choisir une composi- tion spéciale de grosseur des morceaux de charbon, et le foyer n'exige pas des morceaux de grosseur régulière. On
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peut brûler des combustibles tout venant contenant une proportion aussi grande qu'on veut de grésillons et de fines, ou même ne contenant que du grésillon ou des fi- nes, qui ne peuvent pas tomber dans le cendrier, ce qui supprime complètement les imbralés,
D'ailleurs, l'air nécessaire à la combustion en volume plus ou moins grand, réglé par un régulateur automatique, arrive par la façade creuse 16, et s'é- chauffe par le rayonnement du dessous de la grille in- clinée, ce qui lui permet d'arriver à haute température dans la masse du combustible,
'et assure une combustion complète quelle que soit l'allure de marche du foyer, ce qui correspond au rendement optima de la combustion.
Quelles que soient, d'ailleurs, la forme et la disposition de la grille inclinée 4 et de la grille complémentaire 12, le rapport est constant entre la surface de chauffe et la surface de grille, puisqutà chaque surface constante d'un élément ou section 11, 12... correspond un barreau de-grille 5 et un barreau récep- teur des cendres. @
Dans la chaudière représentée sur les fig. de 1 à 5, la grille et le foyer sont disposés pour brûler des combustibles maigres (cokes et anthracites), d'une composition quelconque, soit combustibles tout venant quelle que soit la proportion de fines, soit combustibles en grains ou en grésillons, soit uniquement des fines.
Il est intéressant, dans nombre de cas, de pouvoir emplo- yer des combustibles demi-gras ou gras, ou des combusti- bles spéciaux, lignites, tourbes, déchets industriels quelconques, dont le prix est beaucoup moins élevé que celui des anthracites, ou qui ne donnent pas lieu à des fluctuations de prix, comme les cokes, suivant les bonnes ou mauvaises dispositions des vendeurs.
Ces combustibles, étant donné la forme du fo- yer et la chute du combustible en couche mince, d'épais-
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seur réglable, peuventrarfaitement être utilisés dans @ la. chaudière des fig. de 1 à 5.
La forme de la descente en chute libre du com- bustible sur la grille ne fait pas craindre qu'il y ait fusion des goudrons et agglomérations à la sortie du ma- gasin avant l'arrivée sur la grille.
Mais ces combustibles ont l'inconvénient de distiller, et de laisser évacuer, avec l'acide carboni- que, produit de la combustion du carbone, une quantité importante d'hydrocarbures, sous des diverses formes (éthylène, méthane, goudrons, etc...) qui, outre la perte de calories qu'ils représentent, encrassent les carneaux et nécessitent des nettoyages fréquents des surfaces de chauffe.
Il existe un certain nombre de foyers semi- gazogènes, appliqués aux chaudières de chauffage, dans le but d'obtenir, par une arrivée d'air secondaire, la combustion de ces hydrocarbures et autres imbrulés.
Mais tous ces foyers pèchent par les mêmes dé- fauts :
1 ils n'amènent pas l'air à une température suffi- sante pour que la combustion complète puisse être réalisée.
2 ils amènent l'air dans les carneaux, en des points où la température n'est plus suffisante pour que cette combustion se réalise.
L'expérience a prouvé que la combustion ne peut réellement se produire que lorsque le mélange des produits de distillation et de l'air secondaire se fait à une tempé- rature supérieure à 800 , et lorsque l'air secondaire lui- même arrive à cette température minimum.
L'expérience a prouvé encore que cette combus- tion ne peut pas se produire dans les carneaux des chau- dières de chauffage, quand ceux-ci sont complètement en- tourés d'eau, et qu'il y a danger de rupture des parties
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en fonte de la chaudière, lorsqu'elles'reçoivent trop brus- quement l'action du dard du gaz enflammé.
L'expérience montre enfin, qu'il est nécessaire de doser le volume d'air secondaire envoyé, suivant la nature du combustible employé.
La variante de l'invention représentée sur la fig. 6 répond à ces conditions indispensables : cette chaudière est caractérisée par ce que l'air secondaire pénètre dans la façade creuse de la chaudière où il s'é- chauffe sous l'action du rayonnement du combustible au- dessous,de la grille, cet air secondaire se mélangeant ensuite aux produits gazeux en cours dé combustion de manière à compléter cette combustion.
L'air nécessaire à la combustion entre par la façade creuse 16 (fig. 6) où son admission est réglée par le régulateur automatique de combustion de la chaudière, et où il absorbe la chaleur rayonnée au-dessous de la grille 4 ; les flèches 20 indiquent la circulation de cet air.
Un cloisonnement intérieur dans le sens verti- cal permet de diriger une partie de cet air vers un canal 21 réservé dans le fond du cendrier, ce canal conduisant cet air à un canal vertical 22 constitué par des cloison- nements convenables venus de fonte avec la section de chaudière.
Lorsque cet air secondaire passe derrière le foyer en ignition, une paroi en briques réfractaires 23, qui reçoit directement l'action du foyer, élève considéra- blement la température de cet air.
Une paroi presque horizontale 24, placée au- dessus du point d'arrivée de l'air dans la chambre de combustion 25, concentre la chaleur de manière à mainte- nir la température nécessaire à la combustion secondaire.
La fig. 6 montre le mélange de cet air combu- rant 27 avec les produits de la distillation dont il
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s'agit d'achever la combustion dans la chambre 25 placée juste au-dessus de la masse de charbon en ignition 10 ; l'arrivée de l'air secondaire 27 se fait horizontalement, et ne frappe pas brusquement les parois en fonte de la chaudière.
Une autre cloison horizontale 28 en briques réfractaires maintient la haute température au passage des produits gazeux en combustion, et une cloison direc- trice 30 dévie ces gaz enflammés en les renvoyant vers l'avant, dans leur parcours au contact de la surface de chauffe de la chaudière, dans le canal réservé entre deux sections successives 11, 12.
Ce dispositif de réchauffage de l'air secondaire (fig. 6) peut d'ailleurs s'appliquer, soit à la chaudière spéciale représentée sur les fig. de 1 à 5, soit à toute autre chaudière de chauffage central ou chaudière indus- trielle d'un type quelconque.
La variante de l'invention représentée sur la fig. 7 a pour but d'éviter les difficultés suivantes dans les chaudières de chauffage central en fonte où la grille est à circulation d'eau, cette grille forme une partie de la section de chaudière à laquelle elle est rattachée, et ne peut pas en être séparée pour produire de l'eau à plus haute température que dans la partie principale de la chaudière, ni pour vaporiser. En effet, l'eau vient de la section de chaudière pour entrer dans le barreau creux de la grille, et retourne ensuite dans cette section. Si sa température s'est élevée au-dessus de celle de l'eau de la chaudière, le mélange-se fait dans la section même pour donner une température moyenne, c'est-à-dire que les barreaux corres- pondent à une partie de la surface de chauffe.
La variante de l'invention représentée sur la fig. 7 est caractérisée bien au contraire par ce que la circulation de l'eau dans la grille peut être rendit indépendante de la circulation dans la chaudiére principale,
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de manière à donner à cette eau une température différente de celle obtenue dans ladite chaudière principale.
Dans cette variante, l'eau de la chaudière entre à la partie basse par la connexion 31 dans le barreau creux 5. Elle s'élève en augmentant de température dans ce barreau creux et se réunit dans le collecteur 32 qui raccorde ensemble tous les barreaux 5.
On comprend que, si, à la sortie du collecteur 32, un tuyau 33 convenablement calculé, ou dont la sec- tion est réglée par un robinet 34, est dirigé sur une circulation différente de celle de la chaudière principale, on peut y distribuer de l'eau à une température plus élevée que celle que prend l'eau dans cette chaudière principale.
On comprend que même, si le débit de l'eau pas- sant dans cette grille creuse 4,5 est convenablement dosé par le robinet 34, l'eau peut vaporiser dans la grille creu- se 4,5 sous pression de la colonne d'eau qui s'exerce sur la chaudière.
On comprend encore que le robinet 34 peut être remplacé par un régulateur automatique ou un thermostat qui dirige tout ou partie de l'eau vers le collecteur 36 de la chaudière principale, de manière à l'empêcher de s'élever à une température plus élevée que celle qu'on dé- sire.
On comprend enfin que, dans le cas de vaporisa- tion, on peut diriger l'excès de vapeur dans le tuyau de départ 37 du collecteur 36 de la chaudière principale, où la vapeur se condense, en émulsionnant l'eau dans la conduite de départ principale, c'est-à-dire en accélérant la vitesse de circulation.
D'ailleurs, sans être obligé de recourir à un réglage automatique, on peut faire ce réglage à la main au moyen d'un robinet à trois voies, qui renvoie une partie de l'eau très chaude ou de la vapeur produite, au pied de la colonne montante de départ du collecteur principal.
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L'invention s'étend évidemment aux-caractéristiques expliquées à l'aide de la fig. 7, quelles que soient les chaudières sur lesquelles ces dispositifs sont montés ; enparticulier ces chaudières peuvent ne pas comporter les ca- ractéristiques déjà décrites à l'aide des fig. de 1 à 6.
-: REVENDICATIONS :-
L'invention s'étend spécialement aux caractéristi- ques ci-après et à leurs diverses combinaisons :
1 Chaudière pour chauffage central ou applica- tions similaires caractérisée par des sections (11, 12...) disposées dans le sens perpendiculaire à la façade et com- binées à une grille (4) inclinée à peu près suivant le talus d'écoulement naturel du combustible, de manière à maintenir sur cette grille une épaisseur de combustible sensiblement constante.
2 Un registre (8) placé en-dessous du magasin de combustible (9) permet de régler la descente de ce com- bustible et, par suite, son épaisseur sur la grille (4) sui- vant sa nature et sa grosseur.
3 Le magasin à combustible (9) est placé en dehors de la zone de feu (10) de manière que le combustible ne puisse s'y enflammer et ne brûle que sur la grille (4).
4 La grille inclinée (4) est munie de traverses (6) horizontales ou obliques, venues de fonte, et perpendi- culaires aux barreaux (5), ce qui permet l'emploi d'un com- bustible de composition quelconque.
5 La façade de la chaudière est creuse et présente des orifices permettant à l'air nécessaire à la combustion de circuler dans cette façade creuse et de s'y chauffer à température élevée par le rayonnement du dessous de la grille, ce qui assure une combustion complète dans les meilleures conditions.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.