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Procédé et dispositif pour le chauffage de liquide.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le chauffage de liquide.
Il est déjà connu de chauffer un liquide par une flamme dite plongeuse qui brûle directement dans le liquide à chauffer, de sorte qu'on obtient une utilisation très poussée de la quantité de chaleur contenue dans le combustible. Il s'en suit un échange particulièrement favorable de chaleur parce que les gaz de com- bustion forment une grande surface d'échange, à cause de leur ré- partition en petites bulles de gaz et ce sans intercalation d'au- tres moyens tels que par exemple des parois ou analogues.
Si cepen- dant il y a à surmonter des colonnes d'eau ou des contre-pressions supérieures à celle correspondant à la pression normale du combus- tible ou de l'air de combustion - par exemple dans les installa - tions de chauffage d'eau, générateurs de vapeur, etc. - il faut alors passer par des dispositifs spéciaux pour obtenir la pression
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nécessaire pour le combustible et l'air, ce qui augmente le prix de l'installation et de son fonctionnement, pour qu'une telle flam- me plongeuse puisse agir comme brûleur à contre-pression, il faut une installation compliquée et un réglage au mélange combustible.
Des variations de la pression pour le combustible et l'air influen- cent défavorablement la sécurité ae fonctionnement de la flamme et peuvent même constituer un danger. On compte pour le combustible et l'air des pressions de fonctionnement de plusieurs kg/cm2 suivant la contre-pression de régime que la flamme plongeuse doit surmon- ter. La flamme est très instable au début du processus de combus- tion et, suivant la grandeur de l'excès d'air et les caractéristi- ques du combustible (par exemple sa densité), elle tend à former retour de flamme ou à s'éteindre par suite d'une modification du rapport de la vitesse d'écoulement à la vitesse de propagation de la flamme ; sans un réglage simultané très compliqué, on ne peut donc maintenir un fonctionnement pratique.
Mais également par suite d'obstructions des tuyères très fines nécessaires pendant le fonctionnement, de tels écoulements ne peuvent se produire.
L' extinction de la flamme ne sera remarquée que par une observa- tion, une surveillance soigneuse. Si elle n'est pas remarquée, du combustible sous forte pression peut s'écouler pendant un temps assez long dans le liquide à chauffer. Du mélange combustible non brûlé arrive dans la conauite d'échappement de gaz ou dans le lo- cal, et ce en quantité généralement si grande qu'il y a danger d'intoxication et d'explosions. Da plus, il y a cependant encore danger d'explosion dams la direction de la conduite d'amenée de combustible dès que, par différence de pression dans la conduite d'amenée de gaz et d'air, un de ces fluides passe dans la conduite d'amenée de l'autre fluide. Par conséquent, il se forme dans cette dernière un mélange très explosif qui peut s'allumer lors d'un re- tour de flamme.
De ce fait, les conduites d'amenée avec les appa- reils y contenus, sont en danger.
L'invention élimine ces defauts du fait que le combustible
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est brûlé périodiquement dans une chambre séparée étanchement. du liquide et les gaz de combustion sont refoulés,par l'augmentation de pression qu'ils determinet, dans le liquide quand ils ont atteint la pression du liquide. Comme chambre de combustion, on peut avantageusement employer la chambre d'un moteur à combustion dont la production mécanique ae travail dépend, uniquement du rem- plissage de la cnambre de combustion en combustible et de la coin- mande ues soupapes nécessaires et de l'allumage. Tout le disposi- tif est avantageusement monté dans le liquide à chauffer.
Par ce moyen, on se trouve indépendant de la pression du com- bustible alimenté et,par un réglage correspondant de l'allumage et en particulier des organes de commande des gaz. d'échappement, des contre-pressions de liquide de grandeur pratiquement quelconques, peuvent être surmontées. Par des mesures adéquates, les résistances qui nécessitent un travail mécanique peuvent être maintenues
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tellement faibles qu'elles u' ür.1'luenceW, pas pratiquomant l'écono- mie au dispositif, Elles ne sont en' tout cas pas -en rapport avec le travail que nécessitent le fonctionnement d'une installation de compression pour tout mélange quelconque combustible ou pour l'air et le gaz comprimés en oonbonnes dans les brûleurs continus à flammes plongeante.
Du fait que dans le nouveau procédé, la com- bustion se fait dans une chambre de combustion séparée,du liquide, il résulte que le fonctionnement du dispositif cesse immédiatement et de manière décelable quand l'allumage cesse pour une'raison quelconque. Par conséquent, de grandes quantités de mélange combus- tible non brûlé ne peuvent jamais arriver dans le liquide ni dans. la conduite d'échappement ou le local, et il n'y a donc plus de danger d'intoxication ni d'explosions. Les explosions du côté d'amenée de combustible sont également exclues. Le mélange combus- tible lui-même peut se trouver sous la pression ambiante (atmosphé- rique) et est aspiré dans la chambre de combustion.
AU dessin annexé, l'objet de l'invention est représenté sché- matiquement dans son application à une installation de chauffage à l'eau.
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Dans la chambre de combustion 1 arrive le combustible par la conduite 2 et la soupape 3 sous l'action du déplacement du piston 4. Les gaz de combustion sont, après compression au combustible et allumage par les Doubles 5, refoulés au travers de la soupape ou- verte 6, dans la conduite antérieure 7, par l'augmentation de pres- sion développée, des que ces gaz ont atteint la pression du liqui- de. La commande des soupapes 3 et 6 n'est pas représentée. Elle peut se faire le cas écnéant par le volant 8. Le liquide revient par la conduite de retour 9 dans la chaudière 10 dans laquelle est monté le dispositif.
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1. Procédé de chauffage de liquides, caractérisé en ce que le combustible est périodiquement brûlé dans une chambre (1) sépa- rée etanchement du liquide, les gaz de combustion étant, sous l'augmentation de pression qu'ils développent, refoulés de la chambre (1) dans le liquide quand ils atteignent la pression du liquide ,
2. Dispositif de realisation du procédé suivant revendica- tion 1, caractérisé en ce que, comme chambre de combustion, on utilise la chambre d'un moteur a explosions, dont la puissance de travail mécanique dépend seulement du remplissage en combustible de la chambre de combustion, de la commande des soupapes nécessai- res et de l'allumage du comoustible.
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Method and device for heating liquid.
The present invention relates to a method and a device for heating liquid.
It is already known to heat a liquid by a so-called plunger flame which burns directly in the liquid to be heated, so that very extensive use is obtained of the quantity of heat contained in the fuel. This results in a particularly favorable heat exchange because the combustion gases form a large exchange surface, because of their distribution into small gas bubbles, and this without the intercalation of other means such as as for example walls or the like.
If, however, water columns or back pressures higher than that corresponding to the normal pressure of the fuel or of the combustion air have to be overcome - for example in heating installations of water, steam generators, etc. - it is then necessary to go through special devices to obtain the pressure
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necessary for fuel and air, which increases the cost of the installation and its operation, so that such an immersion flame can act as a back-pressure burner requires complicated installation and adjustment to the combustible mixture.
Variations in the fuel and air pressure adversely affect the safe operation of the flame and may even constitute a danger. For the fuel and the air, operating pressures of several kg / cm2 are counted, depending on the operating backpressure that the immersion flame has to overcome. The flame is very unstable at the start of the combustion process and, depending on the size of the excess air and the charac- teristics of the fuel (for example its density), it tends to form flashback or to s' extinguishing as a result of a change in the ratio of flow velocity to flame propagation velocity; without very complicated simultaneous adjustment, therefore, practical operation cannot be maintained.
But also as a result of obstructions of the very fine nozzles required during operation, such flows cannot occur.
The extinction of the flame will only be noticed by careful observation and surveillance. If it is not noticed, fuel under high pressure may flow for a rather long time into the liquid to be heated. Unburned combustible mixture enters the exhaust gas pipe or the room, usually in such a large quantity that there is a danger of poisoning and explosions. In addition, however, there is still a danger of explosion in the direction of the fuel supply pipe as soon as, by a pressure difference in the gas and air supply pipe, one of these fluids passes into the supply line for the other fluid. As a result, a highly explosive mixture forms in the latter which can ignite when the flame flashes back.
As a result, the supply lines with the devices contained therein are in danger.
The invention eliminates these shortcomings because the fuel
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is burned periodically in a separate sealed chamber. liquid and combustion gases are forced, by the increase in pressure which they determine, in the liquid when they have reached the pressure of the liquid. As the combustion chamber, the chamber of a combustion engine may advantageously be employed, the mechanical output of which depends solely on the filling of the combustion chamber with fuel and the ordering of the necessary valves and of the necessary pressure. ignition. The entire device is advantageously mounted in the liquid to be heated.
By this means, one is independent of the pressure of the fuel supplied and, by a corresponding adjustment of the ignition and in particular of the gas control members. exhaust, liquid back pressures of virtually any magnitude can be overcome. By suitable measures, the resistances which require mechanical work can be maintained
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so low that they u 'ür.1'luenceW, not practically saving the device, They are in any case not -in relation to the work required for the operation of a compression installation for any mixture any fuel or for compressed air and gas in cylinders in continuous burners with submerged flames.
Because in the new process the combustion takes place in a separate combustion chamber from the liquid, it follows that operation of the device ceases immediately and detectably when ignition ceases for any reason. Therefore, large quantities of unburned fuel mixture can never get into the liquid or into. the exhaust pipe or the room, and there is therefore no more danger of intoxication or explosions. Explosions on the fuel supply side are also excluded. The fuel mixture itself can be under ambient (atmospheric) pressure and is sucked into the combustion chamber.
IN THE appended drawing, the object of the invention is shown schematically in its application to a water heating installation.
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In the combustion chamber 1 the fuel arrives through the pipe 2 and the valve 3 under the action of the displacement of the piston 4. The combustion gases are, after compression with the fuel and ignition by the Doubles 5, discharged through the valve. open 6, in the front pipe 7, by the increase in pressure developed, as soon as these gases have reached the pressure of the liquid. The control of valves 3 and 6 is not shown. This can be done through the flywheel 8. The liquid returns through the return line 9 to the boiler 10 in which the device is mounted.
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1. Method of heating liquids, characterized in that the fuel is periodically burned in a chamber (1) separated and sealed from the liquid, the combustion gases being, under the increase in pressure which they develop, discharged from the chamber. chamber (1) in the liquid when they reach the liquid pressure,
2. Device for carrying out the process according to claim 1, characterized in that, as the combustion chamber, the chamber of an explosion engine is used, the mechanical working power of which depends only on the filling of the combustion chamber with fuel. combustion, control of the necessary valves and ignition of the edible.