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Foyer permettant une combustion aussi complète que possible du combustible.
La présente invention a pour objet un foyer permettant d'obtenir une combustion et une utilisation aussi complète que possible du combustible et en particulier du charbon et analogue.
Le foyer se distingue de ceux actuellement connus par le fait que la chambre de feu est subdivisée en plusieurs chambres superposées: une chambre supérieure pour la prépa- ration ou la dessication du combustible (1), une chambre intermédiaire pour la distillation du combustible (2), dans le milieu (21) de laquelle on ajoute de l'air; cette dernière chambre est aussi divisée en deux zones, la zone supérieure dans laquelle se produit une distillation préliminaire et incomplète, et la zone inférieure dans laquelle s'achève la distillation et commence la combustion du semi coke formé
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dans la distillation incomplète de la première zone; enfin une chambre inférieure dans laquelle on envoie de l'air de combustion par le bas, à travers une grille (33,34) pour brûler les résidus solides (3).
Cette chambre de combustion est reliée par une double canalisation à la cheminée d'échappement des gaz de combus- tion. L'échappement se produit par deux trajets: l'un (7) direct, suivant lequel s'écoule la plus grande partie des gaz de combustion du coke, l'autre indirect par lequel est évacué le reste des gaz de combustion du coke, mélangé aux produits de distillation gaseux à la sortie de la chambre intermédiaire. Le trajet indirect est constitué par une chambre de flamme 4, une chambre de combustion 5 et un corps chauffant 6 . Dans la chambre à flamme 4 s'achèvent la com- bustion incomplète des gaz les plus facilement combustibles et le relâchement de la cohésion des atomes des hydrocarbu- res qui se trouvent dans un état de relâchement avant de pénétrer dans la chambre de combustion 5.
Leur entrée en 41 provoque un mélange intime de l'air en excès et des gaz de combustion qui proviennent du coke ; on est ainsi certain d'obtenir une combustion complète des hydrocarbures. Toute la chaleur produite est abandonnée par les gaz sur les sur- faces d'un réchauffeur 6 avant d'être aspirée par le tirage dans la cheminée suivant le trajet direct.
La chambre supérieure servant à la préparation du com bustible, c'est-à-dire au dessèchement préalable de celui-ci, peut comporter des moyens pour évacuer la chaleur en excès transmise par la chambre intermédiaire, pour éviter une di- stillation prématurée du combustible et empêcher toute pos- sibilité d'inflammation des gaz de distillation dans la
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@ chambre supérieure pendant l'ouverture des portes de charge- ment.
On a prévu un dispositif de réglage des quantités res- pectives des gaz d'échappement par le trajet direct et par le trajet indirect.
A titre d'exemples, on a représente sept modes de réa- lisation de la présente invention.
La fig.l est une coupe verticale d'un poêle d'apparte- ment dans un premier mode de réalisation.
La fig. 2 est une coupe verticale d'un foyer à cheminée d'appartement.
La fig.3 est une coupe verticale d'un second mode de réalisation dans le cas d'un poêle d'appartement.
La fig.4 est une coupe verticale suivant la ligne C-D de la fig.5 d'une chaudière d'un chauffage central par l'eau.
La fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne A-B de la dite chaudière.
La fig. 6 est une coupe verticale d'un poêle de cuisine.
La fig.7 est une coupe verticale du foyer d'une locomo- tive.
La fig. 8 est une coupe verticale d'une chaudière tubu- laire à eau à grille mobile.
Dans le premier mode de réalisation (fig.l) le foyer est placé dans la chambre à fumée d'un four.
Le foyer consiste en une chambre de préparation 1, enveloppée d'une chemise d'eau 11; l'eau arrive par le tuyau 12 et s'en va par le tuyau 13. On a désigné par 14 la porte de chargement du foyer en combustible ; 15 une fenêtre fermée en mica pour surveiller l'état du combustible dans la chambre de préparation ; par 2 la chambre de distillation, au
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milieu de laquelle débouche un canal 22 par une ouverture 21. Ce canal est relié pa.r l'ouverture 23 au cendrier 31.
On a désigné par 38 la porte du cendrier; par 32 une lu- mière réglable pour l'entrée de l'air dans celui-ci et par 33 une grille inclinée fixe et par 34 une grille hori- zontale mobile. On a désigné par 3 la chambre de combustion du coke ; par 35 une fenêtre de mica, permettant de surveil- ler la combustion du coke ; par 36 l'ouverture d'introduction des gaz de distillation et de l'air en excès dans la chambre à flammes; par 37 une fenêtre en mica pour surveiller la sortie des gaz hors de la chambre de distillation 2 ; par 7 le tuyau d'évacuation des fumées par le tirage direct (trajet direct des gaz de combustion du coke); par 39 l'ouverture par laquelle pénètrent les fumées dans le tuyau d'évacuation; par 71 un tiroir de réglage placé dans le tuyau d'évacuation 7;
par 4 une chambre à flammes latérales représentée en traits pointillés; par 41 l'ouverture d'in- troduction des gaz dans la chambre pour la combustion la plus complète possible des gaz 45 Cette ouverture sert à mélanger les gaz par une modification brusque de section et de direction. Le pare feu 51 est destiné à ralentir la vi- tesse de sortie des gaz qui s'échappent de la chambre 5 et sert en outre à répartir les gaz également dans la chambre de fumées 6. Le canal de sortie 8 relie la partie inférieure de la chambre de fumées 6 à la cheminée 9 par l'ouverture 82.
Un tiroir de réglage 81 dans le tuyau 8 est monté sur le même axe que le clapet 71, mais décalé de 90 par rapport à celui- ci. Ce dispositif assure l'ouverture de l'un des deux canaux 7 ou 8.
Le fonctionnement du four est le suivant:
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Le combustible est introduit par les portes 14 dans la chambre de préparation 1. Par suite de la présence de l'eau dans la chemise 11, les parois de cette chambre 1, en cas de fonctionnement normal du four, dépassent difficilement une température de 80 c
Le combustible introduit dans la chambre de préparation y sera séché, tandis qu'il est en même temps chauffé par la chaleur rayonnée par les parois de la chemise et par celle venant de la chambre 2. Le combustible pénètre ensuite dans la chambre 2, dont les parois sont à une température élevée, car ils se trouvent en contact avec les gaz de combustion.
Il se produit alors une distillation du combustible et la transformation de ce dernier en semi-coke au-dessus de l'ouverture 21. L'air pénétrant par cette ouverture a été préalablement réchauffé dans le canal 22 et provoque une combustion partielle de ce semi-coke. La chaleur libérée par cette réaction provoque une dernière et complète distillation des parties encore combustibles, c'est-à-dire sa transforma- tion en coke. Le coke quitte ensuite la chambre 2, en pas- sant sous les chicanes 24 et 25, qui se trouvent à des hau- teurs différentes. Il arrive ensuite sur les grilles 33 et 34 et y brûle ; gaz de combustion produits sont alors évacués par les trajectoires directe ou indirecte. La plu- part des gaz provenant de la distillation passent sous la chicane supérieure 24 et arrivent par l'ouverture 36 dans la chambre à flammes 4.
Dans cette chambre arrivent en même temps les produits de combustion du coke, qui contiennent de l'air en excès.
Les gaz provenant de la distillation se décomposent dans cette chambre sous l'action de la chaleur intense qui y
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règne et donnent des produits plus simples facilement com- bustibles. Quand les gaz arrivent devant l'ouverture 41, la décomposition est terminée, et seuls des produits facilement combustibles arrivent dans la. chambre et s'enflamment au moment du mélange, qui s'achève pendant le passage de l'ou- verture 41. Les gaz provenant de la chambre de combustion 5 sont très chauds. Leur chaleur est évacuée par les parois extérieures du four, pendant que les gaz passent par la chambre de fumée 6. Dans la partie inférieure de celle-ci, les gaz sont aspirés par le canal 8. Vu que les pertes de frottement des gaz pendant le trajet indirect sont très grandes, on a prévu un tirage particulier pour vaincre ces résistances.
Ce tirage est assuré par le tirage direct par le canal 7.
Dans les autres modes de réalisation, les divers or- ganes qui remplissent le même objet que ceux décrits ci- dessus sont désignés par les mêmes références. Il y a donc lieu de décrire seulement les différences essentielles.
Le second mode de réalisation représente un foyer à cheminée (fig.2) qu'on peut utiliser par exemple pour le chauffage de deux chambres voisines.
La différence essentielle avec le premier mode de réalisation consiste dans le fait qu'il n'existe pas de chemise d'eau.
Le refroidissement de la chambre de préparation 1 est obtenu par un courant d'air, qui pénètre dans l'appareil par l'ouverture 32 et passe ensuite au-dessous de la grille par le canal 22.
Etant donné que le four et la chambre 3 se trouvent dans une enceinte à chauffer, les gaz de distillation pour-
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raient facilement pénétrer par un coup de vent dans cette enceinte pendant l'ouverture de la porte de chargement, en traversant la réserve de combustible, par suite du tirage produit. Pour éviter cet inconvénient, on peut utiliser un appareil de chargement particulier, comportant une chambre de réserve en forme de tambour rotatif 16, qui maintient constamment fermée la partie supérieure de la chambre de distillation. Le tambour est représenté sur la figure dans la position de remplissage, et tourne autour de'son axe, ce qui permet de vider la charge de combustible qu'il contient dans la chambre 2.
La chambre à flammes 4 est prolongée par un coude 42.
A la sortie, le mélange de gaz est provoqué par le retrait 43, qui produit un tourbillon. Le cendrier 31 est fermé hermétiquement pendant la marche de l'appareil pour assurer une entrée continue de l'air par l'ouverture 32.
Le troisième mode de réalisation montre une application de l'invention à un autre petit poêle d'appartement.
La différence essentielle avec les deux modes de réali- sation précédents consiste dans le fait que le poêle com- porte en plus des deux canaux d'évacuation des fumées, un canal supplémentaire avec clapet d'étranglement 101 pour le réglage du tirage. Les trois canaux pourraient être réglés et en particulier les uns par rapport aux autres, au moyen des registres 71, 81 et 101 montés sur un même axe, de ma- nière à réduire et à modifier la quantité d'air passant par les deux trajets d'évacuation 7 et 8, ce qui permet d'obtenir une allure de combustion très économique par exemple pendant la nuit.
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Le troisième canal pour le réglage du tirage est relié par le canal 100 au cendrier 31, et ainsi directement avec l'air pénétrant dans le poêle; de cette manière il établit une liaison entre le cendrier et la cheminée 9. Par cette liaison directe avec la cheminée, le tirage peut être affaibli dans lescanaux 7 et 8 sans provoquer de dégagement des fumées dans la chambre.
En outre, dans ce mode deréalisation, l'entrée de l'air se produit seulement par les jeux entre le cendrier 31 et la fenêtre 35, ce qui est suffisant par suite du tirage forcé dans le poêle. De cette manière, on empêche dans le cas de forts coups de vent dans la cheminée des retours de flammes par les ouvertures d'entrée d'air dans la chambre.
Le quatrième mode de réalisation montre l'application de l'invention à une chaudière de chauffage central (fig.4 et 5). Cet appareil diffère du premier mode de réalisation par le fait que la chambre de distillation est entourée d'une chemise d'air 26, dans laquelle l'air circule pour l'aération de cette chambre. Toute la chaleur nécessaire pour la distillation est obtenue ici par combustion du semi coke. La chambre à, flammes 4 comporte une série de longs tubes isolés du contact de l'eau pour éviter un refroidis- sement prématuré des gaz.
Le mélange de gaz est obtenu dans la partie supérieure du four par un changement brusque de direction et par suite de la grande vitesse qui résulte de la grande longueur de la chambre à flammes. La chambre de combustion des gaz 5 com- porte une série de tubes isolés de l'eau et munis d'ailettes intérieures longitudinales 52 pour assurer une température élevée des surfaces de cette chambres, température qui est
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nécessaire pour provoquer une combustion complète. Le canal horizontal 6 réunit entre elles les sorties des chambres de combustion, est entouré d'eau et sert de corps chauffant.
Il amène les gaz dans la cheminée 8 et de là à la sortie 9 de l'appareil.
Le cinquième mode de réalisation montre une application de l'invention à un poêle de cuisine (fig.6) et diffère essentiellement du premier mode de réalisation dans la forme particulière de la chambre à flammes et dans celle destinée à la combustion des gaz. La chambre à flammes 4 est formée par un canal incurvé. La chambre de combustion 5 pour les gaz se compose d'une série de tubes, qui sont disposés dans la partie ascendante de la chambre à flammes. Ce dispositif permet d'obtenir dans la chambre de combustion une tempéra- ture élevée et par conséquent, de réaliser une excellente combustion des gaz. Chacun des tubes formant la chambre de combustion passent sous les divers trous 61 du poêle de cuisine qui reçoivent et utilisent ainsi le courant des gaz chauds complètement brûlés.
Le passage des gaz dans la cham- bre de fumée peut être réglé par un dispositif particulier 53. La chambre de fumée même entoure tout le four 62 du poêle de cuisine.
Le sixième mode de réalisation concerne un foyer de locomotive (fig.7). La chambre à flammes 4 est formée par une chambre ouverte vers le bas, qu'une série de tubes 5 relie à la chambre de fumée 6.
Ce dernier mode de réalisation diffère du premier par le fait que les gaz passant par les deux trajets sont mé- langés déjà à l'intérieur du corps chauffant 6.
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Dans le septième mode de réalisation, il s'agit d'une chaudière à vapeur (fig.8) à grille mobile 35 et à tubes à eau 63. Les chambres à flammes et de combustion des gaz présentent la même disposition que dans les deux modes de réalisation précédents. Le corps chauffant 6 est formé par des tubes d'eau.
En résumé, il y a lieu de remarquer qu'un foyer produc- teur de gaz dégage par combustion des produits de distilla- tion gaseux la chaleur nécessaire, tandis que la chaleur de combustion du résidu joue un rôle secondaire qui assure feulement le fonctionnement du producteur de gaz. Elle dessèche le combustible, assure la distillation et la décom- position des gaz de distillation et permet de surmonter les pertes de charge dans le trajet indirect par production d'un tirage forcé.
Cependant, quelques appareils simples ne sont pas com- plètement soumis à cette règle. Ainsi, on peut utiliser une partie de la chaleur rayonnée par le coke rouge dans le foyer à cheminée ou le four pour le chauffage du local, dans lequel il se trouve. D'autre part, le tirage forcé dans les foyers de locomotives est toujours obtenu au moyen de vapeur. Dans ce cas, il est superflu d'employer à cet effet la chaleur du coke qui peut contribuer également au chauffage,
Résumé.
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