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" Chargeur automatique pour chaudières " automatiques pour chaudières, à chargement au-dessus de la grille, et elle vise en particulier un chargeur dans lequel on utilise de l'air pour transporter le charbon jusqu'au foyer.
Le but principal de la présente invention est de créer un dispositif extrêmement simple et efficace pour introduire du charbon dans un foyer par dessus les grilles, par le procédé appelé ordinairement chargement au-dessus de la grille.
Le deuxième but de l'invention est de réaliser un chargeur dans lequel la réserve de charbon peut se trouver
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à une certaine distance du foyer, et dans lequel le nombre des pièces mécaniques nécessaires est réduit au minimum.
Le troisième but consiste à créer un chargeur avec lequel du charbon de différentes grosseurs et contenant des proportions différentes d'humidité puisse être distribué convenablement dans un foyer à partir d'une réserve éloignée, sans que l'alimentation soit empêchée par des changements de direction ou d'élévation le long du trajet du combustible.
Le quatrième but consiste à construire un chargeur permettant d'obtenir une distribution complète et utile de combustible sur toute la surface de la grille.
Le cinquième but consiste à construire un chargeur du type décrit, dont les pièces actives ne soient pas soumises à la chaleur directe du foyer.
Le sixième but consiste à construire un chargeur comportant un ou plusieurs ajutages lui permettant de s'adapter aux différentes largeurs et aux différentes longueurs de grille, ainsi qu'aux différents types de foyers, tout en étalant le combustible sur les grilles de la façon voulue dans chaque cas.
Le septième but consiste à créer un chargeur du type décrit, dans lequel les fines sont brûlées en suspension, les morceaux et les grosseurs intermédiaires étant projetés uniformément sur la surface de la grille.
Le huitième but consiste à construire un chargeur du type décrit, dans lequel le combustible peut être introduit dans un foyer à partir de l'avant ou de l'arrière, ou de l'arrière et de l'avant, afin d'assurer une répartition plus uniforme des gaz de la combustion, et, par conséquent, une meilleure combustion et une réduction de la quantité de cendres folles qui, autrement, encombreraient le foyer ou
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l'orifice d'échappement des fumées, ou s'échapperaient dans l'atmosphère.
Le neuvième but consiste à construire un chargeur comportant un mécanisme servant à introduire une quantité positive de charbon, de façon réglable, dans un courant d'air de transport et à faire arriver le charbon dans le courant d'air au moyen d'une vis d'Archimède ou d'un mécanisme d'alimentation d'un autre type, de façon à empêcher le charbon de coller ou de s'agglomérer.
Le dixième but consiste à créer un type spécial d'ajutage pour dévier le combustible et le distribuer sur la surface de la grille.
Le onzième but est l'utilisation d'une vitesse variable pour le courant d'air, pour étaler le charbon en avant et en arrière le long des grilles.
Le douzième but consiste à utiliser un type spécial de dispositif de protection contre l'entrée de matières étrangères telles que des débris de métal, de bois, des pierres, etc., ce dispositif empêchant ces matières d'engorger le tuyau de distribution du combustible ou de détériorer l'appareil d'alimentation lui-même.
Le treizième but est la construction d'un type de chargeur à chargement au-dessus de la grille, permettant d'éviter la nécessité de transformer la devanture de la chaudière, le chargeur pouvant s'adapter facilement à l'un quelconque des types déjà installés.
La quatorzième but est l'utilisation d'un type spécial de chicane à air tendant à produire une certaine turbulence à l'intérieur de la chambre de combustion afin d'y retenir les parcelles flottantes jusqu'à ce que tout le combustible ait été consumé et, dans certains cas, d'in-
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verser la direction du courant de charbon pulvérulent, de façon à augmenter la longueur du trajet de ce charbon dans la chambre de combustion et de lui donner plus de temps pour assurer sa combustion complète avant que les gaz et les par- celles flottantes n'entrent dans les tubes de la chaudière.
Le quinzième but consiste à créer un dispositif servant à. renvoyer dans le canal à combustible lui-même les cendres folles et le carbone flottant qui ont passé à travers les tubes de la chaudière et sontarrivé$ dans le carneau, de façon que les parcelles non consumées soient soumises à une nouvelle action de la chaleur, ce qui permet de réduire au minimum la quantité de combustible qui s'accumule dans les tubes et dans le carneau de la chaudière, ou qui s'échappe dans l'atmosphère.
Le seizième but consiste à créer un type perfection- né de mécanisme d'entretien par lequel le feu peut être main- tenu allumé sur les grilles pendant les périodes d'arrêt du fonctionnement, malgré la profondeur relativement petite du lit de combustion entretenu normalement.
Le dix-septième but est la construction d'un type perfectionné de boite de transfert permettant de distribuer du charbon à partir d'une trémie ou d'une benne dans une conduite d'air au moyen d'un dispositif d'alimentation.
Le dix-huitième but consiste à créer un régulateur de volume comportant un limiteur automatique grâce auquel toute obstruction se produisant dans la conduite de distribu- tion du combustible provoque une accumulation de la pression de l'air jusqu'à ce que cette obstruction soit éliminée ou jusqu'à ce que la capacité du ventilateur soit atteinte, le moteur du chargeur étant alors arrêté.
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Le dix-neuvième but consiste à créer des garnitures et des raccords facilement accessibles aux endroits qui sont le plus sujets à l'engorgement.
Le vingtième but consiste à créer un type de mécanisme d'entretien constitué par de fausses sections sur les barreaux de la grille.
Ces buts, ainsi que d'autres, sont atteints de la façon qui va être décrite et qui est représentée dans les dessins annexés.
La fig. 1 est une vue en perspective d!un mode de réalisation du dispositif appliqué à un massif de chaudière représenté en coupe et brisé.
La fig. 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coup e par la ligne 3 -3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe par la ligne 5-5 de la fig. 1 et représente un type de grille utilisé pour ce dispositif.
La fig. 6 est une coupe passant par un coude d'inversion de la conduite d'alimentation en combustible et elle représente un agitateur à spirale monté dans ce coude.
La fig. 7 est une coupe par la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe par la ligne 8-8 de la fig. 1.
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La fig. 10 est une vue en perspective d'une chaudière horizontale à tubes de retour, des parties de son massif étant représentées brisées pour montrer la disposition des ajutages.
La fig. 11 est une vue en perspective d'un type d'ajutage utilisé pour ce dispositif.
La fig. 12 est une coupe verticale d'un brûleur appliqué à l'extrémité d'un long tronçon de tuyau de distribution du combustible.
La fig. 13 est une vue en perspective d'un massif de chaudière, montrant un mur d'autel comportant une arrivée d'air secondaire.
La fig. 14 est une élévation de profil d'une variante du dispositif, comportant un dispositif servant à provoquer un accroissement subit de l'arrivée d'air.
La fig. 15 est une coupe par la ligne 15-15 de la fig. 14.
La fig. 16 est une vue en perspective d'une chaudière marine du type écossais, certaines parties étant représentées en coupe et brisées, cette vue représentant une variante de l'installation.
La fig. 17 est une coupe longitudinale d'une chaudière marine du type écossais, montrant l'arrivée d'air et de charbon par l'arrière par dessus le mur d'autel.
La fig. 18 est une élévation d'une variante du dispositif, montrant les raccords spéciaux servant à rendre la conduite de combustible accessible afin de supprimer les obstructions, et montrant aussi l'utilisation du régulateur de volume et du limiteur automatique.
La fig. 19 est une coupe par la ligne 19-19 de la fig, 18.
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La fig. 20 est une coupe par la ligne 20-20 de la fig. 18.
Les mêmes numéros de référence se rapportent aux mêmes pièces dans les différentes figures.
On a représenté dans la fig. 1 une benne 20 dans laquelle du combustible est emmagasiné. Au-dessous de la benne 20 se trouve une cage 21 dans laquelle est montée une vis d'Archimède 22 servant à transporter le combustible et entraînée par un moteur 23, au moyen d'une transmission montée dans la boite à engrenages 24. Le moteur 23 entraîne aussi un ventilateur monté dans le carter 25, auquel est relié un conduit de distribution d'air 26.
A l'extrémité de sortie de la cage 21 se trouve une section de nettoyage 27 comportant une bride et un couvercle amovible 28. Cette section 27 est reliée à une boite de transfert 29 comportant également une bride et, à son sommet, une ouverture 30 communiquant avec le canal 26 par l'in- termédiaire de l'extrémité 31, rabattue vers le haut, du canal 26.
La vis 21 comporte un arbre qui traverse la boite de transfert 29 et une palette radiale 33 est ménagée sur cette vis, dans la partie de sa longueur qui se trouve dans la boite de transfert 29.
Cette construction a pour but de permettre à la vis 22 de prendre du charbon dans la cage 21 et de l'introduire dans la boite de transfert 29, et dans son mouvement oscillant autour de l'axe de l'arbre 32 de la vis la palette 33 transporte du charbon dans son mouvement autour de cet axe jusqu'au sommet de l'arbre 32, ce charbon étant projeté par soufflage, par l'air sortant de l'extrémité 31 du conduit, dans le tube 34 de distribution du charbon, tube qui peut
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aboutir directement au raccord de branchement 35, ou comporter de nombreux coudes 36, si cela est nécessaire pour assurer une installation pratique du chargeur.
La face inférieure 37 de la boite de transfert 29 est écartée de la face inférieure de la vis 22, pour assurer une plus grande protection contre l'entrée des matières étrangères.
Dans la fig. 5 on a représenté un type commun de grille à paillasse 38 dont les ouvertures 39 peuvent être coniques ou avoir toute autre forme désirée, dans le cadre de l'invention.
Dans la fig. 6 on a représenté un coude retourné 40 faisant partie d'un tube 34 de distribution de charbon, un bras 41 étant fixé à la palette 33 de l'arbre 32 de la vis. A ce bras 41 est fixé un agitateur hélicoïdal 42, qui est assez souple pour s'adapter à la courbure du coude 40.
L'agitateur 42 est particulièrement utile lorsqu'il s'agit de manipuler du combustible très humide.
La fig. 8 est une vue, à une plus grande échelle, du raccord de branchement 35 qui relie le tube à charbon 34 au tuyau de branchement 43. La proportion de combustible distribuée à chacun des tuyaux 43 est déterminée au moyen d'une palette réglable 44 articulée sur les tourillons 45, à l'un desquels est fixé un bras de manoeuvre 46, qui peut être assujetti, dans toute position voulue, au moyen de la vis de réglage 47.
La fig. 10. est une vue d'une chaudière horizontale 48 à tubes de retour, ainsi que de son massif 49 et de son mur d'autel transversal 50.
Le combustible est transporté par de l'air dans le tuyau 51 et dans les branchements 52 jusqu'au mur d'autel
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50, à partir duquel les ajutages 53, qui sont dirigés en avant, distribuent le combustible en avant sur les grilles 38. Le combustible est également introduit latéralement dans la chambre de combustion par les tuyaux à combustible 54, au sortir desquels il est distribué par les ajutages opposés 55. Les positions relatives des ajutages 53 et 55 peuvent être celles qui sont représentées, ou bien les ajutages peuvent être décalés pour produire une action tangentielle par rapport aux gaz en combustion, afin d'assurer une combustion plus complète et plus uniforme.
On conçoit que l'air introduit avec le combustible et servant à transporter ce dernier est appelé ici air de transport, et que l'air introduit sur la face inférieure des grilles 38 par le conduit 56 est appelé l'air primaire.
Une conduite d'air aspiré 58 partant de l'extrémité 57 de la chaudière 48, extrémité qui touche au carneau, aspire au moyen du ventilateur 59 les parcelles de cendres folles contenues dans le carneau et ces parcelles sont renvoyées par le tuyau 60 au tuyau 51, où elles se mélangent avec le combustible frais et rentrent dans la chambre de combustion.
La fig, 11 est une vue d'un ajutage 55 comportant un orifice de sortie 61 de forme à peu près rectangulaire et en un point intermédiaire duquel se trouve un organe 62 servant à diviser ou étaler le courant de combustible. Cet organe peut être fixe ou réglable, selon ce qui parait utile pour des conditions données.
Des barres 63, à position réglable et formant déflecteur, sont aussi montées sur les faces planes des ajutages 55, et l'extrémité 64 du déflecteur 63 est dirigée en avant de l'orifice de sortie 61.
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Il est évident que l'on peut utiliser un nombre quelconque de déflecteurs 63 et que l'on peut faire varier leur largeur individuelle ou leur largeur totale, sans sortir du cadre de l'invention.
L'expérience a montré que, lorsqu'un tube 65 de distribution de charbon a une longueur inusitée et lorsqu'il est rectiligne, la vitesse du charbon se rapproche rapidement de la vitesse de l'air qui passe dans ce tube, ce qui produit des conditions inopportunes à l'intérieur de la chambre de combustion. Pour remédier à cet inconvénient on utilise un type spécial de retardeur, qui est représenté dans la fig.
12, et dans lequel les ajutages 66 comportent une partie 67 dirigée vers le haut et communiquant avec une extrémité à bride 58 dont le prolongement 69 sert d'enclume ou d'arrêt pour le charbon 70. Ce dernier descend alors à une vitesse réduite dans la partie 67, d'où il sort de l'ajutage 66.
Dans la fig. 13 on a représenté l'application d'une seule paire d'ajutages 71 traversant la devanture 72 de la chaudière, qui est/traversée aussi par le conduit 56 pour l'air primaire, tandis qu'un conduit à air secondaire 73 amène de l'air à un mur d'autel creux 74 comportant plusieurs orifices de sortie 75 répartis sur toute sa longueur. La hauteur des orifices de sortie 75 au-dessus des grilles 38, ainsi que la surface et l'écartement de ces orifices de sortie 75 dépendent d'autres facteurs.
Dans le type de dispositif représenté dans la fig.
14 le conduit de distribution d'air 76 comporte un amortisseur rotatif 77 par lequel le conduit 76 peut nêtre fermé que partiellement.
Sur l'arbre 78 de l'amortisseur 77 est fixée une poulie 79 reliée par une courroie 80 à une poulie 81 montée
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sur l'arbre 82 d'une roue dentée d'agitateur 85 engrenant avec la vis 22 d'alimentation en combustible, ceci ayant pour but d'utiliser le mouvement de la vis 22, à rotation lente, et la rotation ainsi imprimée à la roue dentée d'agitateur 83 pour faire tourner l'amortisseur 77 et produire un accroissement subit du courant d'air qui traverse le tuyau 84, de façon à faire varier la distribution du combustible sortant de l'aju- tage 85.
La fig. 16 est une vue d'une chaudière marine 86, du type écossais, dans laquelle l'air primaire est introduit par le canal 87 à travers la devanture 88 de la chaudière 86. Dans ce cas le mur d'autel 89 est creux et il comporte des orifices d'entrée 90 au-dessous des grilles 38, ainsi que des orifices de sortie 91 au-dessus des grilles 38. Les orifices 90 et 91 sont reliés par un canal 92. Dans ce cas l'air primaire sortant du canal 87 sert aussi à fournir l'air secon daire traversant le mur d'autel 89.
Il est utile de monter un amortisseur 90A pour régler l'écoulement de l'air à travers les orifices 90, et de préférence de faire en sorte qu'il puisse être commandé à partir d'un point accessible quelconque, par exemple le devant de la chaudière.
La fig. 17 est une vue d'une légère variante du dispositif, dans lequel la chaudière marine écossaise 86 comporte un mur d'autel massif 93, l'air primaire arrivant sur la face inférieure des grilles 38 par le conduit 87.
L'air de transport et le combustible sont introduits par la partie postérieure de la chaudière 86, au moyen d'un tuyau 94, qui traverse un bâti en matière réfractaire 95 et passe à travers l'extrémité postérieure de la chambre de combustion, puis ils sont distribués en avant par l'ajutage
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ou les ajutages 96 immédiatement au-dessus du mur d'autel 93.
Dans ce cas on obtient non seulement une certaine turbulence au-dessus des grilles 38, mais aussi un allongement de la longueur du parcours de la flamme, ce qui permet de mieux utiliser la chaleur.
On considérera de nouveau la fig. 1, dans laquelle on peut voir que le moteur 23 qui assure la distribution du charbon est relié par un circuit 97 à un contacteur périodique 98 dont les détails ne sont ni représentés ni décrits ici, des dispositifs de ce type étant communs dans le commer- ce, et ce contacteur servant simplement à fermer le circuit 97 à des Intervalles de temps fixes. Le moteur 99, qui actionne le ventilateur 100 pour faire arriver l'air primaire sous les grilles 38, est relié au moyen d'un circuit 101 comportant le thermostat 102, le régulateur de pression ou un dispositif équivalent, aux deux branches du circuit 97 de façon à shunter le contacteur périodique 98. L'énergie fournie au circuit 97 est empruntée à la ligne de force motrice 103.
Dans le type de dispositif représenté dans les fig. 18 à 20 les coudes 104 de la conduite de combustible comportent des couvercles amovibles 105 et le raccord 106 en Y comporte aussi un couvercle amovible 107. Le canal à air 108 comporte un amortisseur 109 servant de régulateur de volume et l'air qui passe dans le canal 108 sert à actionner un plongeur 110 permettant de régler l'écoulement de l'air dans le canal 108.
Autrement dit, lorsqu'un engorgement se produit dans la conduite de combustible 111, il convient d'augmenter la quantité d'air pour supprimer cet engorgement, et le fonctionnement de ce régulateur provoque une augmentation du débit de l'air jusqu'à ce que l'engorge-
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ment soit supprimé dans la conduite 111, ou jusqu'à ce que le débit du ventilateur 112 soit atteint ; àce moment la pres- sion et la vitesse de l'air dans le tuyau 113 soulèvent le plongeur 110 et ouvrent le commutateur 114 du moteur, de façon à arrêter le moteur 115 et à mettre le chargeur à l'abri de tous inconvénients graves.
Quant aux autres détails représentés dans la fig.
18, on ne/décrira pas en détail ici, car ils ne sont qu'une répétition de ce qui a déjà été dit pour les autres figures.
Avant de décrire le fonctionnement de ce chargeur à chargement au-dessus de la grille, il convient de dire qu'il est bien entendu que, bien qu'un certain nombre de variantes ait été décrit et représenté, ces variantes ne sont données qu'à titre d'exemple et simplement pour montrer la façon dont le dispositif peut s'adapter à un grand nombre de conditions de chauffage.
Dans le type le plus simple, qui est représenté dans la fig. 1, le charbon sortant de la benne 20 est introduit par la vis 22 dans la boite de transfert 29, au sortir de laquelle il est soufflé, par l'air sortant du canal 26, dans le tube 34 de distribution du charbon, après quoi il sort par les ajutages 55.
On remarquera que le charbon est introduit horizontalement dans la boite de transfert 29, mais que l'air est admis à la partie supérieure de cette boîte, de sorte que la partie supérieure du charbon en est expulsée par soufflage, et en outre que la palette 33 sert à séparer des portions du charbon qui entre et à les faire monter dans une auge qui se trouve entre la palette 33 et l'arbre 32, de façon à faciliter sa distribution dans le tube 34.
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On remarquera en outre quten raison de la façon dont le combustible est transporté par de l'air, il n'est pas nécessaire que les tuyaux 34 soient parfaitement en ligne droite. En effet, il est souvent utile de monter des coudes dans le tuyau pour réduire la vitesse du charbon qui passe dans ce tuyau.
En faisant varier la position du bras 46, on peut régler à volonté la distribution latérale, et en faisant varier les positions du déflecteur 63, on obtient une distribution uniforme sur toute la surface de la grille. Dans bien des cas cette distribution sera encore améliorée davantage par l'amortisseur 77 représenté dans la fig. 14, de fa- çon à assurer un changement continuel dans la distribution du combustible, c'est-à-dire dans la distribution en avant et en arrière.
Comme certaines sortes de charbon sont brûlées dans les meilleures conditions par le procédé de chargement audessus de la grille et avec un lit de combustible relativement peu épais, il importe absolument que la distribution soit aussi uniforme que possible, non seulement en ce qui concerne la profondeur de combustible, mais aussi relativement aux proportions de charbons de différentes grosseurs distribuées sur les grilles ; dit, il serait nui- sible d'avoir un excès de gros morceaux sur une parti$ de la grille et de fines sur une autre partie.
Cette condition est une caractéristique commune des chargeurs à chargement au-dessus de la grille, lorsque des dispositifs mécaniques tels que des roues à palettes servent à distribuer le combustible sur les grilles, et l'un des principaux avantages découlant de l'utilisation de la construction décrite ici, c'est quton obtient cette distribution idéale relativement
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aux grosseurs des morceaux et à la profondeur du lit de combustible.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, en raison du grand nombre de grosseurs différentes de morceaux que l'on trouve dans une quantité donnée de charbon, et du grand nombre de grosseurs différentes des charbons utilisés, ainsi que des variantes de leur teneur en humidité, il est clair qu'un seul dispositif ou un seul montage ne peuvent guère satisfaire à toutes les conditions probables. On se trouve en outre toujours en présence du problème qui consiste à établir un type spécifique d'équipement, c'est-à-dire que, toutes autres choses étant égales, les détails du dispositif conforme à l'invention dépendront largement du type particulier de foyer qui est utilisé.
Le type d'ajutage utilisé dépend également des conditions requises pour une installation individuelle. Cet élément ne sera traité que d'une façon générale dans la présente description.
L'un des problèmes que l'on rencontre dans le chargement au-dessus de la grille et qui est occasionné par le fait que le lit de combustible est relativement peu épais, c'est l'impossibilité d'entretenir un feu pendant un laps de temps assez considérable au cours des arrêts, à moins de prendre des mesures appropriées.
A cet effet on utilise généralement une pelle à puiser, les chauffeurs empilant simplement du charbon sur une partie des grilles pour entretenir le feu; toutefois, à l'aide d'un contacteur périodique 98, le dispositif conforme à l'invention n'envoie que du charbon et de l'air de transport dans la ahambre de combustion à des intervalles réglés lorsque l'on n'a pas
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fait sentir, ce qui est indiqué par exemple par le thermostat 102, le chargeur envoie non seulement du charbon et de l'air de transport, par suite du fonctionnement du moteur 23, mais aussi de l'air primaire, par suite du fonctionnement du moteur 99 et, dans certains cas, de l'air secondaire pendant la distribution de l'air primaire.
Autrement dit, lorsque l'on n'a pas besoin de chaleur, l'appareil ne fournit du charbon et de l'air qu'en quantité suffisante pour entretenir le feu pour pouvoir répondre à un besoin de chaleur indiqué par le thermostat 102 ou un dispositif équivalent.
On remarquera également qu'en raison des dispositifs utilisés pour transporter le combustible dans le foyer, aucune devanture spéciale n'est nécessaire pour le foyer, et que les modifications nécessaires pour appliquer le dispositif en question à un foyer ou à une chaudière quelconques sont très limitées.
On verra dans la fig. 13 que les grilles 38 comportent des rangées d'espaces morts dirigés longitudinalement et transversalement, ces espaces ayant pour but d'assurer une action de maintien de la combustion. Cette disposition peut être utilisée séparément ou conjointement avec le mécanisme contacteur périodique représenté dans la fig. 1.