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"Perfectionnements aux foyers".
Cette invention se rapporte à des perfectionnements à la construction et la conduite d'un foyer, et plus par- ticulièrement au genre de foyers dans lesquels on brûle un combustible produisant du mâchefer. Avec des combustibles tels que le charbon pulvérisé,qui forme du mâchefer en brûlante on rencontre des difficultés à se débarrasser du mâchefer qui se dépose sur le fond du foyer soit qu'il pro- vienne directement du charbon en combustion, soit encore qu'il s'amassé d'abord sur les parois du foyer et descende ensuite vers le fond.
L'accumulation de mâchefer sur le fond est encore aug- mentée du fait.que des morceaux de mâchefer amassé sur les
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tubes de la chaudière tombent ensuite'lorsqu'ils se déta- chent de ces tubes. En se refroidissant, -le mâchefer forme au fond du foyer une masse solide de matière extrêmement réfractaire qu'il est difficile d'enlever, et la présente invention vise l'enlèvement de ce mâchefer.
Dans les dessins anrexés qui représentent un mode d'exé- cution préféré de l'invention:
Fig. 1 est une coupé verticale à travers la partie in- férieure d'un foyer construit suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Fig. 3 est une élévation partielle à plus grande échelle montrant l'intérieur de la paroi du foyer à l'endroit de l'orifice de décharge du'mâchefer.
Fig. 4 est une coupe à travers l'orifice de décharge du mâchefer suivant les lignes 4-4 des Figs. 2 et 3.
Fig. 5 est une élévation partielle de la face externe de la paroi du foyer autour de l'orifice d'écoulement du mâchefer et de l'ouverture d'accès, prise suivant la ligne 5-5 de la Fig. 2.
Fig. 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la Fig. 4.
A titre d'exemple on a représenté l'invention dans son application à un foyer ayant des parois sensiblement vertica- les dont trois,1,2 et 3 sont montrées munies de tubes vetti- caux de circulation d'eau 4, 5 et 6 qui y sont encastrés et sont raccordés à leurs extrémités inférieures à des collec- teurs 7, 8 et 9. Les extrémités supérieures des tubes d'eau sont raccordées aux collecteurs ou corps cylindriques supé- rieurs usuels non représentés.
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Il est à remarquer que chacun des collecteurs inférieurs est indépendant des autres, de telle sorte que chaque paroi peut se dilater et se contracter dans une direction verti- cale indépendamment des autres, et que les collecteurs in- férieurs sont de préférence portés par des supports à res- sort 10 Les parois latérales sont de préférence formées de carreaux ou blocs distincts 11, représentés sur les Figs. 4 et 6 dont la face antérieure 12 est en matière réfractaire tandis que la face postérieure 13 est métallique et en con- tact intime-avec les tubes auxquels elle est fixée par des attaches appropriées 14. Les détails des blocs et des attaches ont été omis sur la Fig 2, pour plus de clarté,, et à cause de la petite échelle de cette figure.
Le fond du foyer est supporté par des poutrelles appro- priées 15 et il peut ne comprendre dans certains cas qu'une seule couche de briques 16, bien que dans la forme de con- .struction représentée il en comporte deux. Sur cette assise on étend de préférence une couche de dolomie 17 et l'assise de briques est de préférence posée librement sur les plaques de support 18 placées sur les poutrelles 15.
Près des bords du fond, les plaques 18 sur lesquelles reposent les briques, arrivent à peu près en contact avec les parois latérales comme le montre le mieux la Fig. 4.
L'assise de briques 16 est pourvue de joints de dilata- tion 19, qui sont recouverts de plusieurs couches de briques 20 s'étendant le long des parois.
Dans une ou plusieurs des parois latérales est disposé un brûleur représenté en 21 et destiné de préférence à brû ler du charbon pulvérisé. Ce brûleur est de préférence du type provoquant un brassage énergique dans le combustible
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admis, et l'on remarquera que ce brûleur est disposé de manière à ce que sa flamme soit dirigée horizontalement et relativement près du fond.
Dans le cas du dessin, on'disposerait un brûleur dans chaque paroi, à peu près dans la position représentée et de telle façon que les flammes des différents brûleurs se coupent à l'intérieur du foyer, de manière à obtenir un brassage encore plus complet que celui.dû aux différents courants de combustible pris isolément,assurant ainsi un mélange intime de l'air et du combustible et une combustion complète de ce dernier.
Le combustible en brûlant donnera du mâchefer, comme on le sait, et la majeure partie de ce mâchefer ira au fond du foyer. Au lieu de chercher à refroidir le mâchefer et à le réduire en cendres relativement fines, comme on le fai- sait auparavant, on préfère laisser s'accumuler le mâchefer sur le fond et y former un bain de mâchefer en fusion, qu'on laissera s'écouler quand on le voudra.
Le mâchefer est maintenu en fusion par la proximité des jets de combustible en ignition qui, comme il a été dit ci-dessus, passent relativement près du fond et maintiennent par suite la température du mâchefer qui se trouve au'fond assez élevée pour qu'il reste en fusion.
Le mâchefer est de préférence évacué par un orifice approprié indiqué en 22, d'où il descend par une rigole 23.
Celle-ci est de préférence composée de deux tronçons comme le montre la Fig. 4, l'un de ces tronçons étant supporté en tre des oreilles 24 et l'autre articulé en 25 sur ces oreil- les 24 et pourvu d'un tablier 26 qui, lorsque le tronçon ex-
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térieur 23-l'est soulevé,, bouche l'extrémité du tronçon intérieur.
Le mâchefer évacué peut être améné dans un sas et sou- mis à Inaction de jets d'eau qui le brisent et l'entraînent, ou bien il.peut se déverser directement dans un courant d'eau.
Ou bien encore on peut le laisser se répandre sur le sol et 1'y éteindre, ou le traiter-de toute autre manière appropriée.
A l'orifice 22il se forme une croûte de mâchefer refroidi qu'on peut aisément briser aumoyen d'une barre, pour permet- tre l'écoulement du mâchefer, puis on le laisse couler jus- qu'à ce que la croûte se reforme de nouveau et que la pres- sion derrière elle soit insuffisante pour la briser, ou bien, si on le désireon peut boucher le trou, pour arrêter le courant de mâchefer avant que la croûte se forme d'elle-même.
A ce sujet il y a lieu de remarquer que la rigole constitue .un guide et un support convenables pour la barre servant à déboucher le trou de coulée.
Près du trou de coulée,, on ménage de préférence une porte d'accès indiquée en 27. Normalement, cette porte, comme c'est représenté sur les Figs. 1 et 2, est fermée par un bloc qu'on enlève quand on désire pénétrer dans le foyer.
Devant les deux ouvertures formées par la porte et le trou de coulée et à distance de la paroi du foyer,se trouve une boite collectrice transversale 28. Cette boite s'étend de préférence au-delà des deux ouvertures et au-dessus de ces dernières, elle est raccordée aux tubes des parois qui sont coudés vers l'extérieur comme le montre la Fig. 4 et sertis dans la botte.
En-dessous de la porte 27 se trouve une seconde boite collectrice transversale 29, reliée par des raccords 30 au
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collecteur 8. Ces bottes 28 et 29 sont reliées entre elles par des raccords 31 disposés de part et d'autre de la porte 27. De part et d'autre du trou de coulée se trouvent deux raccords 32 qui relient le collecteur 8 à la botte 28.
L'agencement ci-dessus décrit assure une'disposition commode de la porte d'accès et une bonne circulation de l'eau au-delà de la porte d'accès et du trou de coulée. En même temps, les tubes sont disposés à une distance suffisante du trou de coulée pour les empêcher de refroidir le mâchefer et d'arrêter ou d'entraver ainsi son écoulement.
De l'air peut être introduit sous le fond par le con- duit 33 pour aider à maintenir le fond et la charpente mé- tallique de support relativement froids.
En fonctionnement, le foyer est mis à feu et lorsque le mâchefer s'accumule sur le fond, il est maintenu en fusion par la chaleur intense du feu qui se trouve relativement près du fond. Il est à remarquer que le revêtement de dolomie du fond se relève vers les parois, comme le montre la Fig. 1, cette matière étant posée librement et pouvant être rempla- cée assez facilement.
Lorsque le mâchefer saccumule et dépasse le niveau du trou de coulée on peut l'évacuer si on le veut. Si l'on veut utiliser ce mâchefer industriellement en le faisant entrer dans la composition d'un matériau déterminé, on peut ajouter au bain de mâchefer en fusion avant la coulée toute matière désirable. Par exemple, le carbonate de chaux ou le feldspath sont des substances qui peuvent être ainsi ajoutées, sans que, bien entendu l'invention soit limitée à ces seules substances.
Ces matières peuvent être introduites par les portes d'observa- tion habituelles, non représentées.
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A mesure que le mâchefer fondu s'accumule, une pression s'exerce latéralement sur les parois du foyer et cette pres- sion peut être supportée par le, joint de dilatation coulis- sant ménagé entre le fond et les parois. De même, la chaleur de la combustion peut occasionner la dilatation des parois qui est rendue possible grâce à l'existence des supports élastiques 10.
La chaleur provenant du bain de mâchefer fondu contri- bue notablement à maintenir une température élevée dans le foyeret la chaleur est partiellement transmise aux tubes des parois par les carreaux bons conducteurs de la chaleur portés par ces tubes,ces derniers maintenant les parois froides, de sorte que la chaleur intense dégagée par le combustible en ignition et le bain de mâchefer ne les détruit pas* Les parois sont de préférence faites de carreaux bons conducteurs de la chaleur.,'représentés sur la Fig. 4, sauf aux deux ouvertures, où un bloc en magnésite ou autre ma- tière appropriée peut être employée au lieu des carreaux.
Ces blocs sont faciles à remplacer lorsqu'ils sont brûlés.
De cette manière, une température élevée peut être maintenue dans le foyer sans endommager les parois, la chaleur se transmettant aux carreaux qui ont une haute conductibilité et de 1à à l'eau ou autre fluide circulant dans les tubes des parois. Ainsi, les parois sont non seulement protégées malgré la température élevée du foyer, mais la chaleur est récupérée utilement. En même temps, toute latitude est donnée pour la dilatation et la contraction des parois.
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"Improvements to homes".
This invention relates to improvements in the construction and operation of a fireplace, and more particularly to the type of fireplace in which fuel is burned to produce clinker. With fuels such as pulverized coal, which forms clinker when burning, it is difficult to get rid of the clinker which settles on the bottom of the hearth either that it comes directly from the burning coal, or even that it comes directly from the burning coal. first gathered on the walls of the fireplace and then down to the bottom.
The accumulation of clinker on the bottom is further increased by the fact that pieces of clinker accumulated on the
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The boiler tubes then fall off when they come loose from these tubes. On cooling, the clinker forms at the bottom of the hearth a solid mass of extremely refractory material which is difficult to remove, and the present invention aims at removing this clinker.
In the accompanying drawings which show a preferred embodiment of the invention:
Fig. 1 is a vertical section through the lower part of a fireplace constructed according to the invention.
Fig. 2 is a partial section taken on line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a partial elevational view on a larger scale showing the inside of the wall of the fireplace at the location of the clinker discharge port.
Fig. 4 is a section through the clinker discharge port taken along lines 4-4 of Figs. 2 and 3.
Fig. 5 is a partial elevation of the outer face of the fireplace wall around the clinker outlet and access opening, taken along line 5-5 of FIG. 2.
Fig. 6 is a section taken along line 6-6 of FIG. 4.
By way of example, the invention has been shown in its application to a hearth having substantially vertical walls of which three, 1, 2 and 3 are shown fitted with vertical water circulation tubes 4, 5 and 6. which are embedded therein and are connected at their lower ends to manifolds 7, 8 and 9. The upper ends of the water tubes are connected to the usual upper manifolds or cylindrical bodies not shown.
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It should be noted that each of the lower collectors is independent of the others, so that each wall can expand and contract in a vertical direction independently of the others, and that the lower collectors are preferably carried by supports. spring 10 The side walls are preferably formed of separate tiles or blocks 11, shown in Figs. 4 and 6, the anterior face 12 of which is made of refractory material while the posterior face 13 is metallic and in intimate contact with the tubes to which it is fixed by appropriate fasteners 14. Details of the blocks and fasteners have been omitted in Fig 2, for clarity, and because of the small scale of this figure.
The bottom of the fireplace is supported by suitable joists 15 and may in some cases consist of only one layer of brick 16, although in the form of construction shown it has two. On this base is preferably spread a layer of dolomite 17 and the brick base is preferably placed freely on the support plates 18 placed on the joists 15.
Near the edges of the bottom, the plates 18 on which the bricks rest, come into rough contact with the side walls as best shown in FIG. 4.
The brick bed 16 is provided with expansion joints 19, which are covered with several layers of brick 20 extending along the walls.
In one or more of the side walls there is a burner shown at 21 and preferably intended for burning pulverized coal. This burner is preferably of the type causing vigorous stirring in the fuel.
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admitted, and it will be noted that this burner is arranged so that its flame is directed horizontally and relatively close to the bottom.
In the case of the drawing, we would place a burner in each wall, roughly in the position shown and in such a way that the flames of the various burners intersect inside the fireplace, so as to obtain an even more complete mixing. than that due to the different fuel streams taken in isolation, thus ensuring an intimate mixture of air and fuel and complete combustion of the latter.
The fuel on burning will give clinker, as we know, and most of this clinker will go to the bottom of the hearth. Instead of trying to cool the clinker and reduce it to relatively fine ashes, as we did before, we prefer to let the clinker accumulate on the bottom and form a bath of molten clinker therein, which we will leave flow when you want.
The clinker is kept molten by the proximity of the jets of ignited fuel which, as stated above, pass relatively close to the bottom and consequently maintain the temperature of the clinker which is at the bottom high enough so that it remains in fusion.
The clinker is preferably discharged through a suitable orifice indicated at 22, from which it descends through a channel 23.
The latter is preferably composed of two sections as shown in FIG. 4, one of these sections being supported between lugs 24 and the other articulated at 25 on these lugs 24 and provided with an apron 26 which, when the section ex-
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23-east raised ,, plugs the end of the inner section.
The evacuated clinker can be brought into an airlock and subjected to the action of jets of water which break it and carry it away, or it can flow directly into a stream of water.
Or it can be left to spread on the ground and extinguish it there, or treat it in any other suitable manner.
At orifice 22, a crust of cooled bottom ash forms, which can easily be broken using a bar, to allow the clinker to flow, then it is allowed to flow until the crust is reformed. again and the pressure behind it is insufficient to break it, or, if desired the hole can be plugged, to stop the flow of clinker before the crust forms on its own.
In this regard, it should be noted that the channel constitutes a suitable guide and support for the bar serving to unclog the tap hole.
Near the taphole, an access door indicated at 27 is preferably provided. Normally, this door, as shown in Figs. 1 and 2, is closed by a block that is removed when you want to enter the home.
In front of the two openings formed by the door and the taphole and away from the wall of the hearth, there is a transverse manifold box 28. This box preferably extends beyond the two openings and above the latter. , it is connected to the tubes of the walls which are bent outwards as shown in Fig. 4 and set in the boot.
Below the door 27 is a second transverse manifold box 29, connected by fittings 30 to the
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manifold 8. These boots 28 and 29 are interconnected by fittings 31 arranged on either side of the door 27. On either side of the tap hole are two fittings 32 which connect the manifold 8 to the boot 28.
The above-described arrangement provides for convenient placement of the access door and good water flow past the access door and taphole. At the same time, the tubes are arranged at a sufficient distance from the taphole to prevent them from cooling the clinker and thus stopping or impeding its flow.
Air can be introduced below the bottom through conduit 33 to help keep the bottom and supporting metal frame relatively cool.
In operation, the hearth is ignited and when clinker collects on the bottom it is kept molten by the intense heat of the fire which is relatively close to the bottom. It should be noted that the dolomite lining at the bottom rises towards the walls, as shown in Fig. 1, this material being posed freely and being able to be replaced quite easily.
When the clinker accumulates and exceeds the level of the taphole, it can be evacuated if desired. If it is desired to use this clinker industrially by making it part of the composition of a given material, any desirable material can be added to the molten clinker bath before casting. For example, lime carbonate or feldspar are substances which can be added in this way, without, of course, the invention being limited to these substances alone.
These materials can be introduced through the usual observation doors, not shown.
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As the molten clinker accumulates, pressure is exerted laterally on the walls of the hearth and this pressure can be supported by the sliding expansion joint provided between the bottom and the walls. Likewise, the heat of combustion can cause the expansion of the walls which is made possible by the existence of the elastic supports 10.
The heat from the molten clinker bath contributes significantly to maintaining a high temperature in the hearth and the heat is partially transmitted to the wall tubes by the good heat conductive tiles carried by these tubes, the latter keeping the walls cold, so that the intense heat given off by the igniting fuel and the clinker bath does not destroy them. The walls are preferably made of tiles which are good conductors of heat., 'shown in Fig. 4, except at the two openings, where a block of magnesite or other suitable material may be used instead of the tiles.
These blocks are easy to replace when burnt.
In this way, a high temperature can be maintained in the fireplace without damaging the walls, the heat being transmitted to the tiles which have high conductivity and then to the water or other fluid circulating in the tubes of the walls. Thus, the walls are not only protected despite the high temperature of the fireplace, but the heat is usefully recovered. At the same time, full latitude is given for the expansion and contraction of the walls.