BE401259A

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Publication number: BE401259A
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Description

EMI1.1

FERFECTTOI7ENTS AUX FOYERS
L'invention concerne un foyer de la catégorie en forme de conduit vertical c8nique, la pointe en bas, à forte pente des parois et prolongé jusque très près de son sommet, tronqué seulement d'une calotte représentant moins de un pour cent de son volume, l'orifice inférieur servant.à l'évacuation des mâchefers. Ce cane est traversé par un courant gazeux provenant d'injections latérales à tous les niveaux et d'une injection par le sommet. Ce courant gazeux ascendant et homogène a une force portante fortement décroissante de bas en haut en sorte que le combustible en grains de tous calibres reste en suspen- sion aérodynamique stable et permanente dans le foyer. L'in- vention s'applique également aux autres foyers en forme de conduit vertical, à section circulaire et aux gazogènes.

L'invention est principalement caractérisée par des dis- positions particulières de la paroi conique en vue de l'insuf- flation de l'air à tous les niveaux de manière homogène sur tou- te la périphérie, ces insufflations étant réglables indépendam- ment les unes des autres.

L'invention concerne également des dispositions parti- culières dans'la. construction de cette paroi en vue de la réduc-

tion du prix de construction ainsi qu'une disposition avantageuse pour le refroidissement de cette paroi par l'air destiné à la combustion. Enfin la paroi compprte des éléments mobiles destinés à entretenir toujours bien dégagés les orifices d'entrée d'air
Les caractéristiques de l'invention seront présentées plus clairement par la description simultanée qui suit des figu- res.

La fig. 1 représente par les repères 1 des troncs de cône superposés qui constituent des éléments interchangeables entre foyers de toutes puissances. Le cône ainsi constitué délimite la chambre de combustion. Il est enveloppé d'un deuxième cône composé de la même manière de troncs de cône 9 interchangeables.

Le ventilateur refoule tangentiellement sous cette enveloppe cônique l'air destiné à la combustion, en lui laissant une vites- se initiale importante. L'air circule entre ces deux parois côni- ques en prenant un mouvement tournant, tourbillonnaire.

Le refroidissement du cône du foyer est favorisé par des ailettes , enroulées à sa périphérie. Les rayons de découpage de ces anneaux de diamètre croissant ainsi que leur espacement sur le cône sont réglés de telle sorte qu'on peut les découper dans une tôle sans retouches ni chutes de métal, donc dans les-meilleu- res conditions de prix. Cet ailetage peut être constitué égale- ment d'hélices enroulées sur le cône en partant d'une spirale découpée sans chutes dans une tôle plane, de préférence par un appareil mécanique semblable à un tour, ou @'outil commandés- par une vis-mère peut être remplacé par un chalumeau. Cette spirale est ensuite développée en hélice épousant le profil du cône.

Ces ailettes combinent avantageusement trois résultats: le guidage du mouvement hélicoïdal de l'air, la transmission de la chaleur et le renforcement de la résistance du cône.

Aussitôt que l'air a absorbé la chaleur rayonnée par la paroi il la remet dans le foyer, réalisant ainsi le circuit le plus simple. L'air de combustion pénètfe dans le foyer per- pendiculairement à la paroi de manière à ne pas perturber l'ho-

mogénéité naturelle de la suspension des gfains de combustible.

Pour ne pas perdre la vitesse de l'air dans la conversion de son mouvement tangentiel en radial, il est établi devant chaque ori- fice 4 un aubage approprié. Les orifices 4 de pénétration de l'air dans le foyer sont répartis de manière homogène à la pé- riphérie de la paroi pour ne pas perturber l'homogénéité de la suspension gazeuse. Ces orifices peuvent même être divisés à l'infini, par exemple les briques étant posées à sec et l'air s'infiltrant par les joints, ou bien le revêtement de la paroi étant fait de briques poreuses ou d'un dépôt de mâchefer poreux à travers lesquels l'air se répartit et pénètre dans le foyer de manière absolument homogène.

Le foyer comporte de telles introductions d'air à un nombre suffisant de niveaux tout en réalisant sans à-coups le principe de la décroissance progféssive de la force portante du courant gazeux de bas en haut. Une partie de l'air, strictement nécessaire,est insufflée par le col ou orifice inférieur.

Selon une caractéristique de l'invention le réglage de l'insufflation d'air est fait séparément, indépendamment aux différents niveaux. Il en résulte des avantages très importants.

On peut ainsi répartit judicieusement les grains incandescents en suspension gazeuse, c'est à dire se rendre mâître à chaque niveau de la quantité de grains en suspension dans l'unité de volume; par exemple on pourra faciliter la descente du mâchefer vers le col par une grande densité de grains à ce niveau, qui entretiendront une température élevée. De même que pour la bonne décantation des grains à la partie supérieure il y a intérêt à n'insuffler l'air complémentaire que le plus tard possible.

De même on peut se:-rendre maître ainsi de l'évolution de bas en haut de la teneur en oxyde de carbone ou acide carbonique. On peut encore n'insuffler que au.dessus du niveau supérieur de suspension des gfains incandescents l'air nécessaire à la com- buson des matières volatiles ou gaz combustibles dégagés.

Ce réglage par tranches indépendantes du débit d'air aux dif- férents niveaux, ne saurait être comparé au compartimentage des

grilles mécaniques dont le résultat est tout différent. Selon la présente invention le compartimentage est fait longitudinale- ment dans les tranches successives de combustible parcourues par un même courant gazeux, tandis que sur grilles mécaniques les compartiments sont juxtaposés perpendiculairement au courant gazeux et s'appliquent à des filets gazeux différents traversant des couches de combustible de caractéristiques différentes puis- qu'à des stades successifs de combustion.

Cette idée du soufflage compartimenté dans le sens des filets gazeux s'applique d'ailleurs aux autres types de foyers où les grains de combustible reposent par gravité les uns sur les autres, en forte couche, et particu- lièrement aux gazogènes. Il est bon de remarquer que la hauteur de combustible traversée par le filet d'air n'est que de quelques centimètres sur grille mécanique tandis qu'elle est de plusieurs mètres dans les foyers, objets de la présente invention.

Ce compartimentage dans le sens des filets gazeux s'ap- plique non seulement aux foyers de révolution mais aux foyers de section rectangulaire. Il peut être doublé alors d'un compar- timentage dans le sens latéral permettant de compenser les effets naturels de la dissypétrie contre la régularité des filets gazeux.

Le réglage simultané de. tous les orifices à un niveau donné du cône est réalisé sur la fig.l au moyen d'un tronc de cône 2 en- . veloppant le cône principal et tournant autour de celui-ci sur des glissières annulaires. Ce registre troncônique est percé d'ouvertures idehtiques à celles du cône principal et par sa rotation recouvre progressivement et d'une quantité égale tous les orifices. Ou bien conformément à la fig. 2 le réglage se fait par translation verticale du même registre troncônique en sorte qu'il s'écarte progressivement de la paroi laissant à l'air un passage égal sur toute la périphérie.

Le combustible peut être introduit dans le foyer par un des orifices annulaires. Il peut être amené pneumatiquement et arriver de manière homogène à la périphérie. Il peut également être amené en un seul point par gravité, étant projeté en masse dans le foyer au moyen d'un bec spécial dont la forme peut être

modifiée en marche par actio sur des vis filetées.

Le cône principal porte à l'intérieur des consoles annu- laires découpées selon le même principe économique, dans une tôle plane. Ces consoles portent à intefvales suffisamment rap- prochés le matériau réfractaire en laissant des jeux pour la dilatation, ou le mâchefer dont la paroi est revêtue, ou la petite part de combustible qui se dépose contre la paroi en couche mince, léché latéralement et partiellement soutenu par le courant gazeux ascendant.

Vers la partie inférieure du foyer ainsi qu'au dessus de chaque introduction d'air annulaire le mâchefer produit par la combustion a tendance à se déposer sur la paroi et obturerait les orifices d'entrée d'air. Un appareil automatique débouche périodiquement ces orifices, chacmn d'eux étant traversé par une pièce réfractaire ou refroidie dotée d'un mouvement de va et vient. La fig. 1 représente un tel dispositif dans une coupe en élévation et la fig. 3 dans une coupe en plan. Un tronc de cône 6 d'un diamètre un peu plus grand que le cône principal porte des saillies ou dents 7 vis-à-vis des trous de passage d'air 4. La couronne 6 est animée d'un mouvement d'excentrique, sans tourner, les dents 7 engrenant en quelque sorte dans les trous 4 de la paroi fixe.

Le jeu nécessaire est laissé entre les dents et les trous pour permettre ce mouvement et le passa- ge de l'air. La couronne 6 peut également avoir son axe légère- ment incliné en sorte qu'il décrit un cône. On peut combiner ainsi la période où les dents 7 sont en saillie dans le foyer avec un léger mouvement de descente de ces dents qui favorise la descente du mâchefer vers le col. Grâce à cette disposition le fractionnement des éléments de paroi dont les dents font en quelque sorte partie et dotés de mouvements relatifs est poussé particulièrement loin.

On serait amené à faire tourner les organes mécaniques autouu d'un axe matériel confondu avec l'axe du cône mais il serait exposé au feu et gênerait la sortie des mâchefers par le col. Or ces organes mécaniques sont nécessaires pour enlever

le dépôt de mâchefer annulaire qui se fait audessus de toute entrée d'air. L'invention concerne également des dispositifs mettant la partie mécanique en dehors du foyer. Le foyer comporte, représenta sur la fig.l un racleur 8 commandé de l'extérieure à distance du foyer. Il est porté par un ou deux bras 2; ceux- ci coulissent sur un axe 10 tout en pivotant autour de lui.

A l'extrémité opposée, à distance du foyer les bras sont entrai- nés dans le mouvement circulaire dans un plan horizontal autour d'un axe 11 sysétrique de l'axe du foyer par rapport à 10. Ces mouvements circulaires sont repoduits identiquement à l'intéfieur du col. Une pièce fixe perpendiculaire aux barres.2 et au dessus bascule à chaque tour le mâchefer qui aurait pu se déposer sur ces barres. Grâce à la combinaison des deux leviers 2 dont les extrémités décrivent des cercles de diamètre différent, le ra- cleur peut décrire une surface cônique épousant le profil inté- rieur du foyer. Dans le cas où il n'y a qu'un seul levier 2 l'axe du doigt décrit un cylindre.

Le racleur 8 peut être constitué d'une sorte de molette tournant autour d'un axe 12. Le racleur est refroidi à l'eau, celle-ci pénétrant à travers les bras 2. Ce dispositif de commande extérieure du racleur a été représenté au niveau du col, mais il peut être également appliqué en place du dispositif des-bouche- trous déjà décrits pour racler'l'anneau de mâchefer qui tend à se former au dessus de chaque introduction d'air annulaire.

Dans le même but d'éviter un axe dans le feu, selon une autre caractéristique de l'invention on fait tourner la paroi elle-même sur un support annulaire qui laisse le col dégagé.

La fig. 4 représente en élévation de tels éléments tron- côniques 13 de paroi tournante, alternant avec des éléments 14- troncôniques de paroi fixe. Ces éléments sont avantageusement métalliques et refroidis, dans la partie inférieure en particu- lier, pour résister aux effets de jet de sable des plus gros grains de combustible en agitation intensive à ce niveau. Les éléments tournants sont également caractérisés par le fait qu'ils sont reliés intérieurement entfe eux par des pièces 15 qui servent

à la circulation de l'eau, sont en forme d'ailettes hélicoïda- les et jouent simultanément le rôle de racleur de paroi. Leur forme hélicoïdale favorise le mouvement de descente du mâchefer.

Le mouvement relatif tournant d'éléments de paroi cylindriques en lui-même connu dans les gazogènes y est utilisé avec un ré- sultat tout différent qui est de remuer la masse combustible dans toute la section du gazogène en sorte que cette masse doit être entraînée à la surface de la paroi elle-même, alors qu'au contraire dans la présente invention ce mouvement détache de la paroi la couche mince sugrficielle de mâchefer qui s'y dépose.

Les ailetages hélicoïdaux fixés aux éléments de paroi mobiles peuvent d'ailleurs;--trouver des applications avantageuses dans divers types de foyers en forme de cuve, les hélices se vissant en quelque sorte dans la masse et la propulsant vers le bas.

Les couronnes tournantes sont enfin caractérisées par le fait qu'elles présentent une saillie progressive formant un effet de coin pour arracher en le prenant par derrière le mâche- fer qui tendrait à adhérer à la paroi et le refouler dans le vide de l'intérieur du foyer. Cet effet de coin peut être réalisé en particulier par une légère excentricité des éléments troncôniques tournants comme il a été représenté sur la fig. 4.

Enfin en dessous du col se trouve pour l'allumage seu- lement une grille qui selon une caractéristique de l'invention est éclipsée dès la marche normale par le simple mouvement d'un levier extérieur, de manière à donner libre passage au mâchefer.

La grille peut être remplacer par un bruleur à @@@@ @@@@.

Elle peut être mobile autour d'un axeplacé en dehors du col.

Mais une autre caractéristique de cette grille est de s'éclipser symétriquement et progressivement en pouvant être immobilisée dans une position intermédiaire ce qui permet un passage plus progressif à la marche normale où la combustion se fait exclu- sivement selon le principe de la suspension pneumatique stable et permanente des grains dans le foyer. La fig. 1 représente des barreaux. 16 en forme de secteur pivotant autour d'axes 17 hori- zontaux au'moyen d'un levier placé à l'extérieur qui les com- mande tous simultanément. La grille peut parfois être portée sur

un axe central et se déploie comme un parapluie.

Sur la fig. 5 les barreaux s'éclipsent' dans leur plan à la manière des éléments d'un diaphragme d'objectif photogra- phique. Ils pivotent autour de points fixes 18 placés sur'une circonférnece et sont commandés simultanément par un anneau 19 que l'on peut maintenir dans une=position intermédiaire à la manoeuvre d'un levier 20. Cette grille symétrique peut également être réalisée avec un mouvement mécanique.

Toutes les -caractéristiques du foyer décrit peuvent être reproduites sur la surface d'un cône inverse la pointe en haut pénétrant dans le cône principal et axé sur lui. La chambre de combustion devient alors de section annulaire. Ce cône inverse concourt également à guider le courant gazeux ascendant et à diminuer sa force portante de bas en haut. Il permet de réaliser un axe matériel qui n'est pas exposé au feu et qui peut être utilisé à la construction des organes tournants objets de l'in- vention, voire même comme axe d'un ventilateur donnant alors aux filets d'air un parcours particulièrement simple et ration- nel.

Claims

RESUME ET REVENDICATIONS EMI8.1 -------------------------- 1.- Foyer en particulier en forme de cône la ppinte en bas, pou- vant comporter à l'intérieur un cône inverse la pointe en haut, à faible angle-au sommet et à grand rapport des sections extrêmes, traversé par un courant gazeux ascendant à force por- tante fortement décroissante, où le combustible en grains brûle en suspension pneumatique stable et permanente, ou foyer en forme de cuve caractérisé par le fait que le cône est composé d'élé- ments troncôniques superpsables et interchangeables et d'ailettes annulaires ou hélicoïdales découpées sans chutes de métal et permettant la construction de série grâce . l'utilisation avan- tageuse dans le découpage des tôles de propriétés géométriques du cône.

2. - Foyer conforme-à la spécification 1.- dans lequel l'air in- jecté tangentiellement tourne autour du cône sous un deuxième cône enveloppe,guidé par des ailettes en forme d'anneaux ou d'hélices jusqu'à des aubages qui le détournent dans le foyer.

3. - Foyer selon spécification 1.- caractérisé par des orifices <Desc/Clms Page number 9> d'insufflation d'air périphérique,homogène à tous les niveaux du même courant gazeux en combustion, les débits d'air insufflé aux différents niveaux étant réglables indépendamment de manière à répartir au mieux la suspension de grains combustibles ainsi que les caractéfistiques de la combustion.

4. - Foyef selon spécification 1.- caractérisé par un registre tronc$nique enveloppant le cône principal, agissant par son mouvement de pivotement horizontal ou de translation verticale de manière à dégager progressivement et d'une quantité égale sur toute la périphérie les orifices d'entrée d'air à un même niveau.

5.- Foyer selon les spécifications précédentes caractérisé par un appareil mécanique débouchant périodiquement les orifi- ces d'entrée d'air, et réalisé en particulier sous forme d'une couronne tronconique animée d'un mouvement d'excentrique et por- tant des dents qui pénètrent dans les orifices à déboucher.

6.-,Foyer selon la spécification 1.- caractérisé par le fait que des éléments troncôniques de la paroi sont animée de mouvements relatifs de rotation et qu'ils portent des ailettes ou racleurs hélicoïdaux et des surfaces en forme de coin, ou sont excentrés, ces mouvements ayant pour effet de cisailler, détacher, refouler dans le vide le mâchefer en l'aidant à son mouvement descendant.

7. - Foyer conforme à la spécification 1.- dont la paroi est balayée à uh niveau donné par un racleur caractérisé par sa commande mécanique à distance selon un mouvement imitant'le geste de l'ouvrier qui ringarde à la main.

8. - Foyer conforme à la spécification 1.- comportant dans 1' évasement en dessous de l'orifice inférieur dont est tron- qué le cône une grille caractérisée par le fait qu'elle peut être éclipsée en marche par la manoeuvre d'un levier extérieur, et par le fait que les barreaux se retirent symétriquement par rapport à l'axe du cône, en laissant un orifice centré sur ce- i-ci et de section réglable.