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Perfectionnements relatifs à des systèmes régnérateurs de cgauf.... fage
La présente invention se rapporte à un système de régéné-.. rateur de chauffage et au mode de fonctionnement de ce système,,
Un but important de cette invention est de procurer un sys- tème de l'espèce indiquée, qui est pourvu d'un réc' auffeur ou récupérateur pouvant être séparé dans le système de chauffa-
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ge ou hors de celui-ci et mis hors d'action à volonté de l'opé- rateur, pendant un des cycles de chauffe,
Un autre but de l'invention est de procurer un système régénérateur de chauffage qui a un rendement supérieur à celui des systèmes de chauffage existant jusqu'à présent.
Un autre but encore de l'invention est de procurer un système de chauffage du type mentionné ci-dessus qui a une plus grande flexibilité d'application que les systèmes de chauffage actuellement en usage.
Un autre but encore de l'invention est de procurer un système de chauffage comprenant un réohauffeur ( ou récupérateur) qui peut âtre adjoint convenablement.. par un très petit travail et à peu de frais, aux systèmes de chauffage actuellement en usage.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante.
Par "fours régénérateurs" on comprend ce type de fours dans lequel les gaz perdus sortant des chambres de fusion ou de chauffe passent par les chicanes des chambres de réoupération, dans lesquelles les gaz abandonnnent une partie de laur chaleur à des briquas dont ces ahambres de récupération sont remplies.
Après un certain laps de temps, soit environ vingt minutes, le courant gazeux est inversé dans le système du four en sorte que l'air employé à la combustion entre dans la chambre de réoupé- ration qui a été préalablement chauffée par le passage des gaz perdus s'écoulant de la période précédente. L'air est chauffé par son passage dans les chambres de récupération.. avant de ve- nir en oontaot avec le combustibles à l'entrée de la chambre de fusion. Par contre, les gaz perdus sortent de la chambre de chauffe à l'extrémité opposée du four de fusion pour passer dans les autres chambres de récupération, où ils abandonnent de nou- veau une partie de leur chaleur.
En conséquence un four régénérateur consiste au moins an une paire de chambres de récupération, qui sont employées alter-
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nativement à absorber de la chaleur provenant des gaz perdus et à céder cette ohaleur à l'air entrant, afin de le ohauffer avant son mélange aveo le combustible. Les fours régénérateurs sont très efficaces, mais pour diverses raisons, fondées sur la pratique, il n'y a pas moyen, en beauooupe de cas, d'obtenir le plus haut rendement possible des fours de ce type. Afin d'obte- nir le plus haut rendement possible, il serait nécessaire de rendre les chambres de réoupération si grandes qu'elles ne se- raient pas pratiques au point,de vue économique.
De grandes cham- bres de récupération augmentent aussi la perte par radiation du système du four dans une telle mesure qu'au lieu d'augmenter le rendement du système,* elles peuvent amener une diminution de ce rendement.
Des chambres de récupération peuvent ohauffer de l'air de à/très hautes températures en employant des gaz perdus à une température extrêmement élevée et, en fait, de hautes tempéra- tures sont mieux atteintes au moyen des chambres de réoupération qùe par l'un quelconque des autres moyens disponibles. La tempé- rature à laquelle l'air peut être chauffé en employant des oham- bres de réoupération est cependant limitée très notablement par la température à laquelle l'air entre dans ces chambres.
Cela est dû au fait que les chambres de récupération, telles qu'elles sont construites jusqu'à présent, ne sont pas efficaces pour ohauffer de l'air, lorsque oelui-ci doit éprouver une grande dif- férenoe de température, En d'autres termes, si l'air, au lieu d'entrer dans les chambres de récupération aux températures at- mosphériques, y entre à environ IOOOg à 1200 F, la température obtenue dans le haut de ces chambres sera notablement augmentée.
Suivant le mode de construction et de fonctionnement des fours régénérateurs de la présente invention, et comme cela est déorit d'une manière plus détaillée, l'air de combustion est chauffé à une température relativement basse, soit entre 1000 et 1200 F, avant qu'il entre dans les chambres de récupération, en faisant passer de l'air atmosphérique dans un réchauffeur(ou
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récupérateur) convenable. Le réohauffeur ou récupérateur est chauffé en utilisant alors la ohaleur des gaz perdus quittant les chambres de récupération.
Pour effectuer ce chauffage préli- minaire dans le réchauffeur ou récupérateurs tout réohauffeur ou récupérateur convenable peut être employé, mais il est préfé- rable d'employer un réohauffeur d'air métallique moderne à grand rendement, construit suivant le brevet américain No 1.543.909 du 3 0 Juin 1925, ou suivant les perfectionnements apportés au dit réohauffeur. Ces réchauffeurs ont montré une efficacité ex- trême et sont adaptés à leur emploi dans le système de chauffage actuellement en question. Le chauffage subséquent de l'air de combustion jusqu'à de très hautes températures se fait dans les chambres de récupération ordinaires à la manière habituelle en utilisant les gaz perdus-venant directement de la chambre de fusion.
Des combinaisons d'appareils régénérateurs de chaleur et de réchauffeurs ou récupérateurs ont été proposés antérieurement pour des fours à sole ouverte et pour les fours à soufflerie qui fonctionnent aussi suivant le principe de la régénération.
Il existe aussi en Europe actuellement des installations de ré- chauffeurs ooopérant avec les fours à soufflerie. En conséquence aucune revendication n'est faite pour l'idée générale d'employer un réchauffeur ou récupérateur en coopération avec des systèmes régénérateurs, mais une nouvelle disposition de réchauffeurs ou récupérateurs coopérant avec des systèmes régénérateurs est re- vendiquée, ainsi que la méthode pour faire fonctionner le systè- me perfectionné,
Suivant la présente inventions le réohauffeur est dispo- sé de telle manière qu'il n'est pas nécessaire de faire fonction ner ce réchauffeur en,tout temps pendant le fonctionnement du système régénérateur de chauffage, maïs, au contraires le systè- me régénérateur de chauffage est disposé de telle sorte qu'il peut fonctionner,
à la manière habituelle sans un réchauffeur, ou bien il peut fonctionner avec un réohauffefr. Par cette diapo-
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sition, qui sera décrite plus amplement ci-dessous,, le réohauf- feur peut être mis en et hors d'action dans la système régéné- rateur, on quelques sacondes, simplement en tirant un levier ou en mettant en marche un moteur, ou par quelque autre dispositif simple. Avec une telle installation il est possible de mettre en service ou hors de service le réchauffeur en quelques saoon- des, à volonté de l'opérateur.
Dans ce système, le réchauffeur est installé de telle fa ?on que sa capacité de chauffage peut être utilisée suivant telle intensité qui peut être désirable. De cette manière, au lieu de ohauffer l'air à des températures de 1000 jusque 1200 F, com- me dit oi-dessu, on fera fonctionner le réchauffeur de manière à ce que l'air soit à la température, par exemple d'environ 6000 F, lorsqu'il entre dans les chambres de récupération de chaleur.
Suivant la présente invention, un ventilateur (à air) est installé dans le système et délivre l'air atmosphérique au réohauffeur, de sorte que l'air passant dans ce réchauffeur et dans les chambres de réoupération est réglable par l'opérateur.
Un "exhauster" est employé pour retirer la quantité nécessaire de gaz perdus venant des chambres de récupération vers le ré- ohauffeur, de sorte que la quantité des gaz perdus passant àans le réohauffeur est aussi réglable par l'opérateur. Le vantila- teuret l'exhauster cités ci-dessus sont de préférence actionnés par le morne moteur, dont la vitesse peut être réglée par l'opé- rateur, de sorte que la proportion de gaz perdus et d'air pas- sant par le réchauffeur restera constante.
Les gaz perdus refroidis venant de l'exhausteur sont aus si employés pour augmenter le tirage de la cheminée, en intro- duisant ces gaz perdus refroidis de l'exhausteur dans le oarneau de la cheminée , ou dans celle-ci,de telle manière qu'elle ait un effet d'aspiration sur la partie des gaz qui passe directe- ment des chambres de récupération à la cheminée, en augmentant par là le tirage disponible de cette cheminée. /
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Pour la fonte de l'aciers par exemple, dans un four à so- le ouverte l'opération de la fusion peut, en gros, être divisée en deux périodes qui sont: premièrement la période de fusion et deuxièmement la période d'affinage.
Pendant la période de fusion la charge* comprenant habituellement des riblons d'acier, de la fonte de fer brute, de la oastine et du minerai, est introduite dans le four et est fondue. Après que la période de fusion a été --terminée, le métal fondu est maintenu à une haute température afin de l'affiner complètement et le rendre homogène. Il est évi- dent que pendant la période de fusion, la chambre de fusion est relativement froide et que les gaz perdus quittant la chambre de fusion pendant cette période sont donc aussi relativement froids.
Par suite de ce que les gaz perdus sortant du four pendant la pé- riode de fusion sont relativement froids, ils ne chauffent les chambres de récupération que seulement à un degré relativement peu élevé, de sorte que lors de l'inversion des registres, l'air de combustion entrant dans ces chambres de récupération sera seu- lamant chauffé à un degré peu élevé. Dans le système régénérateur de chauffage habituels la période pendant laquelle une grande quantité de chaleur est nécessaire pour fondre la charge est la période de fusion. Cependant, dans le système régénérateur de chauffage habituel c'est oette période pendant laquelle les cham- bres de récupération sont relativement froides de sorte que l'air en provenant n'est pas chauffera une haute température.
En d'au- tres tarmes, dans le système régénérateur de chauffage habituel, pendant le temps où la plus grande quantité de chaleur est requi- se, ce système est seulement oapable de fournir une quantité re- lativement petite de chaleur à l'air de combustion entrant en action.
Pendant la période d'affinage, le métal fondu est mainte- nu à très haute température, par exemple à environ 2800 F. Pen- dant cette période les gaz perdus livrés aux chambres de récupé- ration sont à une température si élevée qu'il y a quoique danger de fusion de l'empilage des briques dans ces chambres. Ce danger @
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serait par conséquent augmenté par l'addition d'un réohauffeur dans la système régénérateur de telle sorte qu'il ne pourrait être mis hors d'action pendant la période d'affinage.
Dans la réalisation pratique de la présente invention, un réohauffeur est employé en coopération avec les chambres de récupération habituelles d'un système régénérateur de ohaleur, pendant la période de fusion, mais ce réohauffeur est mis hors d'action pendant la période d'affinage, lorsque les chambres de récupération sont elles-mêmes à une température tellement haute qu'il n'est pas nécessaire d'employer un réohauffeur.
L'invention oomporte apr conséquent un système régéné- rateur de chauffage consistant dans la combinaison d'un réohauf feur et d'un four régénérateur, équipé avec des chambres de récupération, dans laquelle les gaz chauffés sortant de ces chambres vers la cheminée peuvent être obligés de passer, en- tièrement ou en partie, par un réohauffeur, et dans les cas où une partie seulement des gaz perdus sont dirigés dans le ré- ohauffeur, les gaz non ainsi dirigés trouvent un chemin sans obstacles vers la cheminée.
Dans les dessins annexés, qui représentent diverses réa lisations préférables de l'invention,
La figure I est une vue schématique en plan du système régénérateur de chauffage suivant la présente invention;
La figure 2 est une vue en coupe tranversale suivant la ligne II-II de la figure I.
La figure 3'est une vue schématique en plan d'une forme modifiée du système régénérateur de ohauffage, dans lequel on emploie un réohauffeur et une chaudière à chauffage par chaleur perdue.
'La figure 4 est une vue semblable à la figure 1 mais mon trant un système différent de registres pour faire fonctionner le système régénérateur.
La figure 5 est un schéma montrant les registres et le méoanisme qui les actionna et
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La figure 6 est une vue de détail d'une partie du méca- nisme actionnant les registres.
Dans la réalisation de l'invention représentée aux fi- gures I et 2, un four à sole ouvert I du type habituel est pour vu de tuyères à air 2 et 2 de tuyères à gaz 3 et 3', de oham bres de récupération pour l'air 4 et 4' et de chambres de réou- pération pour le gaz 5 et 5', Des oarneaux pour les gaz 6 et 6' pourvus de registres 7 ,et 75 sont adaptés pour livrer le oombus tible gazeux, admis dans la conduite A, aux chambres de réoupé- ration et de là au four à sole ouverte. Des carneaux 8 et 8', réglés par les registres 9 et 2' mettent en communication les carneaux 6 et 6 avec un carneau 10 menant à la cheminée. Des oarneaux 11 et 11' réglés par des registres 12 et 2 font com- muniquer les chambres de récupération d'air aveo le carneau 10 de la cheminée.
Un réchauffeurs désigné d'une manière générale par la référence 13 est disposé comme représenté à la figure 1 et il est pouvu de carneaux 14 et 14; par lesquels les gaz per- dus venant du oarneau 10 sont admis dans la fond du réchauffeur
Les gaz perdus admis dans le réchauffeur par le oarneau 14 passent dans le réohauffeur, par un carneau 15 et dans un exhausteur 16 d'où ils sont livrés à un aspirateur 17 qui dé- charge les gaz chauds perdus refroidis venant du réohauffeur dans le carneau 10 et de là dans une cheminée 18. Un registre 19 adapté pour régler le courant des gaz perdus ohauds refroi- dis venant du réchauffeur est disposé dans le oarneau 10. Le réohauffeur 13 est pourvu d'un ventilateur 20, actionné par un moteur 21.
Une conduite 22 dans laquelle est disposée un re- gistre 23, conduit l'air atmosphérique aspiré par le ventila- teur 20 au haut du réohauffeur. L'air chauffé par le réohauf- feur est livré par celui-ci àtravers un carneau 24', réglé par un registre 25' Des valves à coquille 26, 26' sont disposées dans les carneaux II et II'. Ces valves à coquille on/t pour but de livrer de l'air atmosphérique aux chambres de récupéra- tion pour l'air 4 et 4', mais elles ne sont ouvertes à l'air
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que seulement lorsque le réohauffeur 13 n'est pas en action.-
En se référant spécialement à la figure 2, le réchauf- feur représenté schématiquement en 13, est relié à un aspira- teur 27 par des carneaux 15 et 28.
Un registre 29 est disposé dans le carneau 28, et est adapté pour régler la débit de gaz perdu venant'du réchauffeur et allant vers la cheminée. Dans le réchauffeur montré schématiquement à la figure 2, les gaz per- dus venant des chambres pour l'air 4 et pour le gaz 5 s'écoule dans le carneau 10 et de là il est livré dans la réchauffeur par la conduite 14. Après avoir passé par le réchauffeur et aban donné une partie de leur chaleur à l'air atmosphérique introduit dans le réchauffeur, les gaz chauds perdus sortent da ce réchauf feur par les oarneaux 15 et 28, réglés par le registre 29, et ils sont livrés dans le carneau 10 conduisant à la cheminée 18, par l'aspirateur 27.
Le passage des gaz dans le carneau 10 est réglé par le registre 19 L'air atmosphérique est livré au ré- ohauffeur 13 par la oarneau 22, montré dans la figure I, et il est fourni par le réchauffeur au carneau 24' et de celui-ci il s'écoule dans la chambre de récupération pour l'air 4
Dans la modification montrée à la figure 3, on emploie un réchauffeur 13 et une ohaudière 30 à chauffage par chaleur perdue.
La disposition est celle de la figure I, sauf que la chaleur perdue du réchauffeur 13 au lieu d'être livrée au car- neau 10 de la cheminée, comme montré à la figure I, par l'ex- hauer 16 et l'aspirateur 17, est fournie par le réchauffeur à la ohaudière 30, .à chaleur perdue, et par un oarneau 31. Ce oarneau 31 est pourvu d'un registre 32 adapté pour régler le débit des gaz du réchauffeur vers l'extrémité de sortie de la ohaudière. Un exhausteur 33, actionné par un moteur 34 est relié à la ohaudière à chaleur perdue par un carneau 35.
Un oarneau 36 relie l'exhausteur 33 à la cheminée 37. Un carneau 38, dans lequel est placé un registre 39 conduit à la cheminée la partie des gaz ohauds perdus qui ne sont pas dirigés dans le réchauf-
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feur ni vers la ohaudière à chaleur perdue.
Dans cette variante, un moteur séparé 40 et un ventila- teur 41 actionné par ce moteur sont prévus et adaptés pour déli- vrer de l'air au réchauffeur, par le ventilateur 41 et un car- neau 42.
Dans la modification représentée à la figure 4, une dis- position différente des registres ou valves d'admission d'air est employée. Dans cette modification il n'y a pas de valves à coquil- le 11 et Il! comme représentées à la figure I. Au lieu de celles- ci, une valve 43 est prévue, qui met en communication avec les carneaux à air chaud 24 et 24' placées sous le réchauffeur 13.
En ouvrant la valve 43, l'air atmosphérique est admis dans les carneaux 24 et 24' et il est livré par ces carneaux soit à gauche soit à droite du four, par la manoeuvre des registres 25 et 25' Dans cette installation, les valves 25 et 25' sont action- nées en tous temps par le mécanisme de commande des valves qui se- ra décrit plus amplement ci-après. Dans cette variante, le dispo- sitif d'embrayage montré à la figure 6 n'est pas employé, et quand on désire mettre en marche le réchauffeur, on ferme la valve 43 et on met en marche le moteur 21. L'air atmosphérique est donc ainsi admis dans le réchauffeur par le carneau 22, comme cela a été décrit à propos de la disposition montrée à la figure I.
Il est aussi possible d'ouvrir la valve 43 en même temps que le ven- tilateur 20 souffle de l'air dans le réchauffeur, et si l'effet de succion du four est suffisant, un mélange d'air froid et d'air chaud entrera dans les chambres de récupération pour l'air par les registres 25 et 25'.
Dans cette figure, l'exhausteur 16 décharge directement dans l'atmosphère les gaz refroidis au lieu de les oonduire au carneau 10 de la cheminée. Cette méthode de décharge des gaz re- froidis du réchauffeur est plus simple quand on ne désire pas aug- monter le tirage disponible de la cheminée par l'emploi des appa- reils montrés aux figures I et 2, dans lesquels 1'aspirateur 27 est employé.
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Dans les figures 5 et 6, les valves et le mécanisme de oom- mande de ces valves sont indiqués schématiquement. Ainsi que cela est représenté à la figure 5, des registres 7 et 7, 9 et 9 12 et 12' sont reliés par des câbles 44, 45 et 46, et des poulies 47, 48, 49 et 50 à l'extrémité 51' d'une manivelle 51 commandée par le machisme de oommande des valves, désigné généralement par la ré- férence 52, Ce mécanisme comprend un arbre principal 53, supporté par des paliers 54 et 55. Le bras de manivelle 51 est relié à cet arbre prinoàpal 53.
Celui-ci est mis en rotation au moyen d'un moteur 56, d'une roue dentée intermédiaire 57 et d'une roue dentée
58, reliée à l'arbre principal 53. La manivelle 51 à laquelle les valves 7 et 7',9et 9', 12 et 12 sont reliées, tourne en tout temps pendant que le moteur 56 est en marche.
L'arbre princi- pal 53 du mécanisme de commande des valves est pourvu, en outre, d'une manivelle 59, montée librement sur l'axe prinoipal et pou- vant être soit reliée à cet arbre soit désembrayé de ce dernier au moyen d'un embrayage 60, commandé par un levier 61 Les valves
25 et 25' sont reliées par des cables 62, 62', des poulies 63 et
63' et une poulie 64 à un bras 65 disposé sur l'extrémité exté- rieure de la manivelle 59. Ainsi que cela est montré à la figure
5, on laisse un peu de relâchement au oable 62. Les valves à co- quille 26 et 26' sont actionnées au moyen des câbles 66 et 66', reliées à leur extrémité supérieure à des supports 67 et 67'fixés à un plancher.
Ces supports sont construits de manière à ce qu'en faisant tourner les pièces filetées 68, on soulève ou on abaisse les poulies 69 et 69',
Ainsi que cela a été dit d'abord, si en employant les ap- pareils montrés aux figures I et 2, le réchauffeur est relié au système de chauffage, il est nécessaire que les valves 25 et 25' soient renversées à chaque inversion dans le système. Lorsque le réchauffeur est employé dans le dispositif montré aux figures 1 et 2, il est par conséquent nécessaire que l'embrayage 60, montré à la figure 6, soit dans une position telle qu'il embraie la ma-
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nivelle 59 sur l'arbre principal 53 du mécanisme de commande.
Ce- pendants lorsque le réchauffeur n'est pas relié au système, il n'est pas nécessaire d'ouvrir et fermer les valves 25 et 25'et le mécanisme de commande des valves montré à la figure 6 est par conséquent dans une position telle que la manivelle 59 n'est pas reliée à l'arbre principal 53.
En employant le dispositif représenté à la figure 4, dans lequel il n'y a pas de valves à coquille telles que celles dési- gnées par les références 26 et 26' dans la figure I, on ne fait pas usage d'un mécanisme d'embrayage tel que celui représenté à la figure 6, mais la manivelle 59 est reliée d'une manière perma- nente à l'arbre principal 53 du mécanisme de commande des valves.
Dans la disposition représentée à la figure 4, il est nécessaire que les valves 25 et 25' soient renversées à chaque inversion dans le système de chauffage, que le réohauffeur soit relié au système de chauffage ou qu'il ne le soit pas. Les valves 25 et 25', doi- vent par conséquent âtre actionnées chaque fois que les valves telles que 7, 9 et 12 le sont, et il n'y a donc pas besoin d'em- ployer le mécanisme d'embrayage montré à la figure 6. Dans la dis- position montrée à la figure 4, si on désire relier le réchauffeur au système de chauffage, il est seulement nécessaire de mettre en marche le moteur 21 et de fermer la valve 43, soit complètement, soit partiellement.
On voit par la desoription préoédente que l'on obtient un système régénérateur de ohaleur combiné avec un réohauffeur, cons- tituant un système très flexible, dans lequel le réohauffeur peut être employé pour fournir une chaleur additionnelle au système ou être séparé de ce système lorsque cette chaleur additionnelle n'est pas nécessaire.
Par exemple, en supposant que le système de chauffage fonctionne à la manière habituelle sans employer le ré- chauffeur et qu'il soit désiré d'élever la température dans le four de fusion, il est évident que, même si les proportions d'air et de combustible admis dans le four sont exactement les mêmes, mais que le réohauffeur soit relié au système de chauffage, le réglage des valves permet que tout ou partie de l'air entre dans
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le réchauffeur, et provoque une augmentation de la température du four. Cette augmentation de la température dans le four dépend de la quantité de chaleur enlevée par le réchauffeur aux gaz per- dus qui s'éohappent, et cette soustraction de chaleur par le ré- chauffeur aux gaz perdus dépend de la quantité de ces gaz perdus passant par le réchauffeur.
La quantité de gaz perdus passant par le réchauffeur dépend, pour une position donnée des valves, de la vitesse et de la capacité du ventilateur employé conjointement avec le réchauffeur. Par conséquent,, en réglant la vitesse et la capacité du ventilateur déplaçant les gaz chauds perdus à travers le réohauffeur et en réglant aussi la position des valves comman- dant le passa/des gaz perdus par ce réchauffeur on peut régler la quantité de chaleur soustraite aux gaz perdus et en oonséquen- ce aussi l'élévation de la température du four.
La disposition particulière des valves montrée pour les diverses applications préférées de l'invention n'est pas essentiel- le pour la réalisation de cette invention. Toute disposition con- venable des valves peut être employée, la caractéristique princi- pale de l'invention étant de procurer la combinaison d'un système régérateur de chaleur avec un réohauffeur (ou récupérateur) de telle manière que la totalité ou une partie des gaz chauds perdus venant des chambres de récupération de chaleur puissent passer par le réohauffeur avant d'être envoyés dans la cheminée.
Quoique différentes applications de l'invention aient été décrites en détail, il doit être entendu que des modifications peuvent être apportées sans se départir de cette invention.
REVENDICATIONS.
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I)- La combinaison avec un système régénérateur de chauf- fage d'un réchauffeur adapté pour être relié au système ou séparé de celui-ci par la manoeuvre de valves associées au système de chauffage.
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