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APPAREIL DE CHAUFFAGE 'A RADIATEUR TUBULAIRE
La présente invention concerne des appareils de chauf- fage constitués par des conduits radiants dans lesquels on brûle un mélange de gaz combustible et d'air introduit par une des deux extrémités de ces conduits et aspiré par l'autre de manière que la combustion se fasse sur la totalité ou une grande partie de la longueur de ces conduits, la chaleur ainsi produite Ptant utilisée sans que les produits de combustion entrent en contact aveo les objets à chauffer.
L'une des particularités de l'invention consiste en ce que la continuité de la combustion dans les conduits radiants
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est assurée grâce à des brûleurs pilotes conçus et disposés de telle façon qu'ils ne puissent être éteints par les pulsa- tions qui peuvent se produire dans les conduits radiants.
Une autre particularité de l'invention réside dans le fait que les gaz de combustion sont refroidis entre leur sortie des conduits radiants et leur arrivée à un ventilateur qui aspire le mélange de gaz combustible et d'air à travers les conduits radiants, le rendement du ventilateur étant amélio- ré de ce fait.
Une autre particularité encore consiste en ce que la chaleur ainsi soustraite aux gaz de combustion est utilisée soit pour réchauffer l'air comburant, soit pour réchauffer le gaz combustible et éventuellement obtenir par ce moyen une constance automatique de la composition du mélange de gaz combustible et d'air.
D'autres particularités encore apparaîtront au cours de la description qui va suivre et qui, en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée.
La fig. 1 du dessin est une vue en élévation latérale schématique d'un conduit radiant faisant partie d'un appareil conforme à l'invention, conduit dont la fig. 2 représente un détail à une échelle un peu plus grande ; la fig. 3 est, à une échelle plus grande, une coupe partielle par III-III de la fige 4 d'un détail de cet appareil, détail dont la fig. 4 est une coupe par IV-IV de la fig. 3 et dont la fig. 5 est une coupe par V-V de la fig. 4 .
Les fig. 6 à 10 se rapportent à un autre mode de réali- sation de l'invention.
La fig. 6 est une élévation latérale avec coupe par-
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tielle; la fig. 7 est, à plus grande échelle, une coupe par VII-VII de la fig. 6 ; la fig. 8 est une coupe longitudinale du conduit radiant à l'endroit où se trouve le brûleur; la fig. 9 est une coupe longitudinale de sa partie terminale et la fig.10 est une section par X - X de la fig. 9
Les fig. 11 à 13 se rapportent à un autre mode de réalisation. La fig. 11 en est une élévation latérale avec coupe partielle ; la fig. 12 est une coupe longitudinale du conduit radiant à l'endroit du brûleur et la fig. 13 @ est une section par XIII-XIII de la fig. 12 .
Pour la commodité du dessin, on a donné aux conduits radiants représentés la forme d'une épingle à cheveux dont les extrémités traversent la paroi d'une chambre de chauffe dans laquelle se trouve la majeure partie du conduit radiant.
Bien entendu, toutes autres formes et dispositions convenables peuvent être adoptées.
Le dispositif 2 monté sur une des extrémités du tube en épingle à cheveux 3 est un aspirateur qui peut être de tout type connu; à titre d'exemple, on l'a supposé constitué par une tuyère d'injection 4 débouchant dans un ajutage convergent 5 ; un tuyau 6 pourvu d'un robinet 7 y permet l'arrivée d'air sous pression.
Sur l'autre extrémité de l'épingle à cheveux 3 est monté un dispositif 8 dont les détails sont représentés aux fig. 3. 4 et 5 et qui sert à introduire le gaz combustible dans le conduit radiant et y assurer sa combustion continue.
Le gaz combustible est introduit dans le tube 3 par un certain nombre de tubes 9 répartis en cercle,, venant d'une chambre circulaire 10 située devant l'embouchure 11 du tube 3; ces tubes 9 pénètrent jusqu'à une certaine distance dans l'em-
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bouchure 11.
Le gaz combustible est amené à la chambre 10 par une canalisation 12 pourvue d'un robinet. La chambre 10 est co-axiale à l'embouchune 11;elle est réunie par des entretoises 13 à une bague 14 fixée autour de la lèvre 15 de ltembouchure 11. Dans le même axe encore, et solidaires de la chambre 10, se trouvent vers l'extérieur une botte cylindrique 16 et vers le radiateur un cône 17 terminé par un tube 18 qui pénètre dans le tube 3 un peu plus loin que les tubes 9 et qui est pourvu d'ouvertures 19.
Dans la boite 16 est logé un bloc en matière réfrao- taire 20 pourvu d'une chambre co-axiale 21 qui se prolonge vers le conduit radiant 3 par un canal 22 de même diamètre intérieur que le tube 18 et, vers l'extérieur, par un canal 23 débouchant à l'atmosphère.
Latéralement à la boîte 16 est fixé un manchon 24 contenant un bloc réfractaire 25 percé d'un canal 26 qui débou- che tangentiellement dans la chambre 21 comme on le voit en 27, fig. 3, et qui d'autre part débouche à l'atmosphère dans un pavillon conique 34. Dans l'axe du canal 26 est monté un brû- leur pilote supporté par des ailettes 28 et comportant une buse 29 et une tuyère de mélange 32 séparées par un appel d'air de mélange 33, l'air complémentaire de combustion entrant par le pavillon 34; une cloche 36 montée sur pas de vis devant le pa- villon 34 peut permettre de régler l'entrée d'air. Le brûleur pilote est alimenté en combustible par un tuyau 30 pourvu d'un robinet 31.
On comprend aisément que lorsque le brûleur pilote est allumé, sa flamme est attirée vers le conduit 3 par le dispositif d'aspiration 2 et ne sort donc pas par le canal 33
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qui peut, si on le désire, être fermé par un clapet mobile.
Ce canal 33 a des fonctions multiples : il sert à l'allumage du brûleur pilote au moyen d'une flamme quelconque; à l'observation de la combustion au brûleur principal; enfin et surtout, il sert d'exutoire à l'atmosphère en cas de pulsation ou d'explosion dans le radiateur. Les pulsations ou explosions ne peuvent éteindre le brûleur pilote par suite à la fois de la présence de cet exutoire et de l'arri- vée tangentielle de la flamme du pilote dans la chambre 21 ; en outre, leur effet dans la région du brûleur pilote est amorti par la présence des ouvertures 19 dans le tube 18.
Dans certains cas, on peut désirer introduire dans le tube 18 un filet de gaz pour allonger la flamme du brû- leur principal. A cet effet, on a représenté à la fig. 3 un petit tuyau 36 partant de la chambre 10 et traversant une des ouvertures 19 pour déboucher dans l'axe du tuyau 18 ;
une vis à pointeau 37 permet de régler et de fermer cette arrivée de gaz. r
Dans le mode de réalisation de l'invention représen- té aux fig. 6 à 10, le dispositif aspirateur est constitué par un ventilateur centrifuge 38 raccordé au conduit radiant 3 par un coude 39 et un tuyau 40 muni d'ailettes internes 41 et d'ailettes externes 42 et entouré d'un caisson 43 ouvert par le haut et raccordé par le bas à une boîte 44 qui entoure le brûleur 8' de telle manière que l'air de combustion qui passe entre les entretoises 13 ne puisse y arriver qu'après avoir traversé le caisson 43, de sorte que le brûleur princi- pal 8' reçoit de l'air de combustion pré-chauffé par récupéra- tion de chaleur perdue provenant du conduit 3.
Dans le détail représenté à la fig. 9, un tube 45
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co-axial à la branche de sortie du conduit 3 plcnge par son extrémité ouverte jusqu'à une certaine distance dans cette branche. A son autre extrémité, il traverse par un joint étanche 46 une paroi du coude 39 et est prolongé par une boite cylindrique 47 qui traverse librement la paroi opposée du caisson 43 ; cetteboite est pourvue de lumières 48 situées dans le caisson 43 et d'autres lumières 49 situées dans l'atmosphère, hors du caisson; un manchon 50 qui peut glisser à frottement doux entre la boîte 47 et la paroi du caisson 43 permet d'ouvrir soit les lumières 48, soit les lumières 49, soit les unes et les autres par parties complé- mentaires.
Quand le conduit radiant est en fonctionnement, l'aspiration du ventilateur 38 se fait sentir non seulement au brûleur principal 8' , mais aussi à l'extrémité libre du tube 45 où elle crée un appel d'air pour parfaire la combus- tion, dans le radiateur 3, du gaz résiduel qui éventuellement n'aurait pas été consumé avant d'atteindre cet endroit;selon le réglage du manchon 50, cet air sera froid, ou chaud, ou tiède.
Autour du tube 45, depuis son extrémité libre jusque près de la paroi 1 de la chambre de chauffe, on a disposé une cloison en hélice 51 dans le but, à la fois, d'assurer un bon mélange de cet air et du gaz résiduel et une combustion parfaite et d'améliorer la transmission de chaleur de cette partie du conduit radiant à l'atmosphère de la chambre de chauffe, en allongeant le trajet parcouru par les gaz.
On peut aussi ménager dans la paroi du tube 45, entre son extrémité libre et la paroi 1, en un ou plusieurs endroits, des ouvertures 52 en vue de répartir les rentrées
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d'air en plusieurs points du trajet des gaz.
On peut aussi, si on le désire, ménager dans la paroi du tube 45 d'autres ouvertures 53 situées en un qndroit où la combustion est achevée, en vue de refroidir dans une certaine mesure les gaz de la combustion avant leur arrivée au tuyau 40.
Le refroidissement des gaz de combustion par réchauf- fage de l'air comburant entre leur sortie du conduit radiant et leur arrivée au ventilateur a pour effet d'épargner le ventilateur en le protégeant contre une température trop élevée et, aussi, d'accroître son rendement.
Dans le mode de réalisation de l'invention représenté aux fig. 11 à 13, on retrouve, outre le conduit radiant 3, certains des organes décrits dans les modes de réalisation précédents; on leur a donné les mêmes chiffres de référence. '- Ici encore, les gaz de la combustion sont refroidis entre leur sortie du conduit radiant et leur arrivée au ventila- teur, mais le caisson 54 est fermé vers le haut, où il reçoit par une canalisation 55 le gaz combustible; par le bas, il est relié par une conduite 56 à la chambre d'admis- sion de gaz de brûleur 8", qui est d'un type différent de ceux qui ont été décrits plus haut.
Ce brûleur comporte une chambre d'admission de gaz 57 d'où part un tuyau à gaz 58 co-axial à la branche d'entrée du conduit radiant 3 et pénétrant à une certaine distance dans celui-ci au-delà de l'embouchure 11. L'air comburant, aspiré par le ventilateur 38, entre dans le conduit 3 par l'embouchure 11 qui est ouverte à l'atmosphère. Pour assurer l'allumage et l'entretien de la combustion à l'extrémité du tuyau 58, celui-ci est entouré jusque près de son extré-
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mité par un tube 59 dans lequel un mélange d'air et de gaz est amené par une canalisation 60 ; bague 61 percée d'ou- vertures étroites et disposée entre les tubes 58 et 59 s'op- pose aux retours de flamme dans le tube 59 qui constitue le brûleur pilote.
En avant du brûleur, on a disposé co-axialement dans le conduit 3 une manche 62 maintenue en position par des entretoises 63. La plus grande partie de l'air comburant passant par le passage annulaire 64, la combustion du gaz dans le manchon 62 ne peut qu'être incomplète; elle se pour- suit au-delà de la manche, où le gaz rencontre l'air qui sort du passage 64 et se mêle progressivement à lui ; il en résulte une répartition de la combustion sur une grande lon- gueur du conduit radiant, favorable à son efficacité.
Le réchauffage du gaz combustible par la ehaleur perdue des gaz de combustion a pour conséquence de régler automatiquement la marche du brûleur principal pour toute allure de chauffe désirée.
En effet, la dépression statique produite par le ventilateur centrifuge est directement proportionnelle à la densité des gaz qui y entrent, donc inversement proportion- nelle à leur température absolue.
Supposons d'abord que l'afflux de gaz combustible à l'entrée du conduit radiant soit constant en poids par unité de temps et que la dépression produite par le ventilateur soit juste suffisante pour appeler l'air comburant nécessaire quand les gaz de combustion arrivent au ventilateur à une température donnée, par exemple,540 C . Si la température de ces gaz vient à augmenter, la dépression statique du ventila- teur diminue ainsi que le poids d'air comburant aspiré, de
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sorte que le rapport des poids de gaz .et dtoxygène n'est plus celui qui convient le mieux.
Dans les installations de chauffage où la température désirée en marche est constante ou à peu près, cela n'a guère d'importance puisqu'une fois le brdleur réglé, la température de sortie des gaz de combus- tion reste sensiblement constante ; quant aux périodes d'allu- mage où le régime n'est pas encore établi, elles sont de courte durée et peuvent être négligées. Il n'en est pas de même si la température désirée dans la chambre de chauffe varie; on devrait alors, à défaut d'un réglage automatique, modifier chaque fois le réglage du brûleur.
Le réchauffage du gaz combustible par les gaz brûlés fournit précisément le réglage automatique désirable. En effet, à tout accroissement de la température des gaz brûlés, donc à toute diminution de la dépression causée par le venti- lateur et à toute réduction du poids d'air aspiré qui en résulte, correspond une augmentation proportionnelle de la température du gaz combustible réchauffé, donc une augmen- tation du volume spécifique de ce gaz et, par suite, une diminution du poids de gaz entrant dans le brûleur par unité de temps.
L'accroissement du volume spécifique du gaz étant proportionnel à l'accroissement de sa température absolue, l'échangeur de chaleur constitué par le tuyau à ailettes 40 et le caisson 54 peut être calculé de façon que la diminution du poids de gaz entrant corresponde à celle du poids d'air aspiré.
Des modifications peuvent être apportées à la réalisa- tion de l'invention sans que pour cela on sorte nécessaire- ment du cadre de l'invention. Notamment, les brûleurs peuvent être de types différents de ceux qui ont été décrits. Le
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nombre de conduits radiants que comporte un appareil de chauffage peut être quelconque.