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CONSTRUCTION DE CHAUFFERIES MODERNES S.P.R.L.
Bruxelles. Foyer pour combustibles solides non agglutinants.
La présente invention concerne les foyers du type dit à vent soufflé pouvant 'être construit indifféremment sous forme d'appareil indépendant ou avant-foyer adaptable à des chaudières existantes, ou bien comme partie intégrante d'une chaudièr.
Elle a pour but de réaliser un foyer de la construction la plus simple possible, dépourvu de tout organe intérieur encombrant le foyer et soumis aux hautes températures de celui-ci, de manière que les résidus de combustion soient facilement accessibles quelque soit la nature de ceux-ci -(cendres ou mâchefers) et dans lequel
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l'air primaire insufflé permette une durée de fonctionne-. ment sans décrassage la plus longue possible, les filets d'air étant répartis de manière égale, de façon à éviter la formation de cratères, et le refroidissement par l'eau étant agencé pour éviter le dépôt des calcaires aux endroits en contact avec le combustible incandescent.
Elle a pour but également de procurer un moyen original réglable de refroidissement des parois de la chambre de combustion dans le cas notamment ou un refroi- dissement par circulation intensive d'eau n'est pas pos- sible.
En vue de la réalisation des buts indiqués ci- dessus, le foyer, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il est constitué par une cuvette à parois conver- gentes vers le bas, pourvue dans le fond d'une ouverture qui donne communication à une chambre d'entrée d'air pri- maire,dont le fond est constitué par une plaque aveugle, sur laquelle repose le combustible ou les cendres, l'air primaire pénétrant dans le foyer par tout le pourtour d'é- boulement du combustible.
Dans la réalisation pratique de l'invention, les lèvres de cette ouverture sont écartées pour permettre seu- lement le passage des cendres et pour retenir le mâchefer qui se forme. L'écartement de ces lèvres est limitée entre
5 et 25 cm.
Tout l'air primaire de combustion pénètre dans
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le foyer par le pourtour de l'ouverture. Ce pourtour est, en chacun de ses points, à égale distance des talus supérieur* de combustible,.
La cuvette est refroidie par une chambre extérieure alimentée en eau qui n'en remplit qu'une partie et dont le niveau peut être réglé en fonction des conditions de marche du foyer. La vapeur produite est injectée dans le courant d'air primaire.
Les'dessins ci-joints montrent des exemples de réalisation d'un foyer suivant l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un foyer à alimentation centrale.
La fig. 2 est une vue schématique en plan d'un foyer circulaire.
La fig. 3 est une vue analogue d'un foyer allongé.
La fig. 4 représente un foyer à alimentation latérale.
La fig. 5 montre la vue schématique en plan d'un foyer circulaire correspondant, à alimentation en un point.
La fig. 6 indique en plan un foyer de ce genre à alimentation sur toute la largeur.
La fig. 7 montre l'allure des mâchefers pour un foyer à ouverture trop large.
La fig. 8 indique la position d'un mâchefer dans une ouverture trop large, mais pourvue de protubérances -
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à distances norwales conforme à l'invention.
Dans la fig. l, 1 désigne un foyer comportant une chambre de combustion 2, surmontant une cuvette en forme de cône tronqué renversé ou de pyramide tronquée renversée 3. Le fond de cette cuvette forme une ouverture 4 prévue de telle sorte que les lèvres 5 de ladite ouverture soient à une distance égale ou sensiblement égale sur toute leur périphérie des talus 6 des combustibles amenés dans le foyer. La largeur de l'ouverture 4 est calculée de telle sorte que le- cendres puissent y passer, mais que les mâchefers, s'il y en a, se forment au-dessus de cette ouverture et ne pendant jamais en-dessous des lèvres 5. En pratique, si l'ouverture 4 est ronde, son diamètre ne sera pas inférieur à 50 m/m, ni supérieur à 250 m/m.
Si l'ouverture est allongée, sa plus petite dimension sera limitée par les chiffres ci-dessus, la dimension la plus grande pouvant être aussi grande que l'on veut. En-dessous de l'ouverture 4, se trouve une plaque aveugle 7 servant de support au combustible ou aux cendres passant par l'ouverture 4.
L'air primaire est amené au foyer par une ouverture 8 raccordée à une source d'air sous pression est se répartit dans une chambre 9 autour de la cuvette. Une ouverture 10 est prévue pour permettre l'extraction des cendres. le foyer comporte en outre une ouverture 11 permettant l'extraction des mâchefers et une autre ouverture 12 permettant l'évacuation des flaires et gaz de combustion.
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Dans la fig. 1, l'alimentation automatique en combustible, se fait par gravité par une conduite 13 surmontée d'une trémie 14, mais 11 alimentation peut aussi bien être faite à la main ou par un dispositif mécanique, tel qu'un pelleteur ou autre.
Le refroidissement de la cuvette 3 est réalisé grâce à une chambre 15 qui entoure la dite cuvette, et qui est alimentée en eau par une cuve à niveau constant,(non représentée sur le dessin). Le niveau d'eau dans la chambre 15 peut être augmenté ou abaissé, de manière à varier la surface de chauffe et par conséquent la quantité de vapeur dégagée par unité de temps. La vapeur est évacuée par un conduit 16 et peut être .injectée en tout ou en partie sous le conduit d'insufflation d'air primaire par un tuyau
17 ou être conduite vers un autre appareil quelconque ou simplement expulsée à l'air libre par un conduit 18. Des vannes 19 permettent de répartir .la vapeur suivant les be- soins.
La chambre 15 peut également être noyée et rac- cordée à une circulation d'eau quelconque ; dans ce cas, elle fonctionne non pas comme chambre à vapeur, mais à eau chaude et le conduit 17 est supprimé dans ce cas.
Sur la fig. l, le plafond du foyer est constitué par une pièce 20 en matière réfractaire, mais peut aussi bien être constitué par une pièce à circulation dteau ou si le foyer est prévu dans une chaudière, ne pas exister
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du tout, les flammeset gaz a'échappant alors par le sommet du foyer, autour de la trémie 14, au lieu d'être évacuée par l'ouverture 12.
Les vues en plan (fig. 2 et 3) montrent que le foyer peut aussibien être de forme circulaire qu'allongée pourvu que les lèvres 5 soient toujours à distance sensi- blement égale des talus de combustible 6 les surplombant.
Le foyer ainsi construit fonctionne de la manière suivante :
Le combustible amené par le conduit 13, se déverse dans la cuvette à fond percé 3 en formant un cône ou une pyramide 4 ou une pyramide à angles arrondis, etc.).
S'il s'agit de combustible de petit calibre, une partie du combustible passe par l'ouverture 4 et forme sur la plaque aveugle ?.un cône tronqué ou une pyramide tronquée.
L'air primaire, amené par le conduit 8 se répartit dans la chambre 9 où règne une pression égale, et pénètre dans la masse en ignition, en prenant de préférence le chemin de moindre résistance, c'est-à-dire, en suivant de préférence les parois de la cuvette 3. Ltépaisseur de combustible au--dessus des lèvres 5, étant partout égale, 1'allure de combustion est la même sur tout le pourtour du foyer. Si le combustible a un point de fusion des cendres suffisemment bas pour que des mâchefers puissent se former, ceux-ci ne nent pas considérablement le passage de l'air,
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car ils ne reposent sur lesparois de la cuvette que par un certain nombre de points, de sorte que l'air passe facilement entre les mâchefers et les parois.
L'allure de combustion ne diminuera brusquement que lorsque les mâchefers auront atteint la surface des talus 6, car alors l'air primaire est court-circuit et n'agit plus comme agent gazéificateur.
Le combustible se trouvant sous l'ouverture 4 ne brûle que très lentement et dans cette sone, les résidus se présentent toujours sous forme de cendres.
,, ¯¯ Dans le cas où l'on brûle du combustible à très haut point de fusion de cendres ne donnant pas de mâchefers, on peut disposer sous l'ouverture 4 un obturateur permettant d'extraire les cendres sans entraîner le charbon contenu dans la cuvette 3. Dans les autres cas, l'ouverture 4 est automatiquement obturée par le mâchefer;- les cendres pour. ront donc être évacuées si l'on fait cette opération avant d'enlever le mâchefer.
Le fonctionnement de l'appareil est identique si le chargement se fait à. la main ou par un chargeur mécani- que quelconque, pourvu que le combustible soit réparti de manière égale dans la cuvette.
L'ouverture 4 étant calibrée de façon appropriée, les mâchefers éventuels ne pendent pas sous les lèvres 5 et peuvent être soulevés et enlevés très aisément.
La pratique a démontré que si lé diamètre ou la
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plus petite dimension de l'ouverture 4 excède 250 m/m (voir fig. 7) les mâchefers descendent jusqu'à la plaque aveugle 7 et se replient sous les lèvres 5. Si ces mâche- fers sont durs, il devient très difficile de les évacuer et la plus grande partie du combustible contenu à l'intérieur de l'anneau de mâchefers n'est jamais touchée par les filets d'air et reste donc inactive.
Si les dimensions du foyer obligent de dépasser la c8te de 250 m/m, les parois de la cuvette3 peuvent être munies de protubérances 21 servant de point d'appui aux mâchefers; dans ce cas, la distance entre les extrémi. tés des protubérance ne peut pas dépasser 250 m/m (fig. 8).
Le refroidissement fonctionne de la façon sui- vante :
La chambre 15 étant alimentée de façon continue en eau, et le niveau y étant maintenu constant, il s'y pro- duit une évaporation qui est fonction de l'allure du foyer d'une part, et de la surface de chauffe dtautre part. En Principe, la quantité de vapeur à produire est défera par la quantité à injecter dans le conduit 8 pour obtenir un gaz à l'eau ayant une teneur déterminée en hydrogène, ou un abaissement nécessaire de la température de combustion; mais si la vapeur est nécessaire pour un autre usage quel- conque (injection dans un four, etc.) on pourra en augmen- ter le débit, en agrandissant la surface de chauffe.
Les parties du foyer non refroidies par contact
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direct avec ,,eau 2-0 sont par la vapeur ou par un mélange de vapeur et d'air. En principe toutes les parois qui ne sont pas en contact avec le combustible en ignition peuvent 'être constituées en briques réfractaires.
Si l'alimentation du foyer se fait latéralement (fig. 4,5,6), il y a lieu de donner couverture 4, une forme sensiblement paralléle au talus extérieur 6 de combustible. Les lègres sont disposées, de telle sorte que, la distance, à la surface du combustible les surplombant, soit toujours sensiblement la même. La ligne joignant la lévre supérieure à la lèvre .inférieure est donc sensiblement para- lèle au talus de combustible 6 (fige 4).
La fige 5 montre le cas, ,où l'alimentation 13 se fait en un point de la pé- riphérie du foyer; la fig. 6 montre le cas où l'alimentation se fait sur toute la longueur de la cuvette.
Les chiffres de référence des fig. 4, 5 et 6 cor- respondent ceux des fig. 1, 2 et 3 et le fonctionnement du foyer est en tous points identique.
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CONSTRUCTION OF MODERN BOILERS S.P.R.L.
Brussels. Fireplace for non-agglutinating solid fuels.
The present invention relates to fireplaces of the so-called blown wind type which can be constructed either as an independent appliance or as a front-hearth adaptable to existing boilers, or else as an integral part of a boiler.
Its aim is to achieve a fireplace of the simplest possible construction, devoid of any internal component encumbering the fireplace and subjected to the high temperatures thereof, so that the combustion residues are easily accessible whatever the nature of those. - here - (ashes or bottom ash) and in which
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the primary air blown in allows a period of operation. without scouring as long as possible, the air streams being distributed evenly, so as to avoid the formation of craters, and the cooling by water being arranged to avoid the deposition of limestone at the places in contact with the fuel incandescent.
It also aims to provide an original adjustable means of cooling the walls of the combustion chamber in the particular case where cooling by intensive circulation of water is not possible.
With a view to achieving the aims indicated above, the hearth, object of the invention, is characterized in that it consists of a bowl with downwardly converging walls, provided in the bottom with an opening which gives communication to a primary air inlet chamber, the bottom of which is made up of a blind plate, on which the fuel or ashes rest, the primary air entering the hearth from all around the stove. - fuel ballooning.
In the practical embodiment of the invention, the lips of this opening are spaced apart only to allow the passage of the ashes and to retain the clinker which forms. The spacing of these lips is limited between
5 and 25 cm.
All the primary combustion air enters the
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the fireplace by the perimeter of the opening. This perimeter is, at each of its points, at an equal distance from the upper embankments * of fuel ,.
The bowl is cooled by an external chamber supplied with water which fills only part of it and whose level can be adjusted according to the operating conditions of the fireplace. The vapor produced is injected into the primary air stream.
The accompanying drawings show embodiments of a fireplace according to the invention.
Fig. 1 is a vertical section of a center-fed fireplace.
Fig. 2 is a schematic plan view of a circular hearth.
Fig. 3 is a similar view of an elongated hearth.
Fig. 4 shows a side-feed fireplace.
Fig. 5 shows the schematic plan view of a corresponding circular hearth, fed at a point.
Fig. 6 shows in plan a hearth of this kind with a feed over the entire width.
Fig. 7 shows the appearance of bottom ash for a fireplace with too wide an opening.
Fig. 8 indicates the position of a clinker in an opening that is too wide, but provided with protuberances -
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at norwales distances according to the invention.
In fig. 1, 1 designates a hearth comprising a combustion chamber 2, surmounting a bowl in the form of an inverted truncated cone or an inverted truncated pyramid 3. The bottom of this bowl forms an opening 4 provided so that the lips 5 of said opening are at an equal or substantially equal distance over their entire periphery from the embankments 6 of the fuels brought into the hearth. The width of the opening 4 is calculated in such a way that the ashes can pass through it, but that the bottom ash, if any, forms above this opening and never hangs below the lips 5 In practice, if the opening 4 is round, its diameter will not be less than 50 m / m, nor greater than 250 m / m.
If the opening is elongated, its smallest dimension will be limited by the above numbers, the largest dimension can be as large as desired. Below opening 4, there is a blind plate 7 serving to support the fuel or ash passing through opening 4.
The primary air is brought to the fireplace through an opening 8 connected to a source of pressurized air and is distributed in a chamber 9 around the bowl. An opening 10 is provided to allow the extraction of ashes. the hearth further comprises an opening 11 allowing the extraction of bottom ash and another opening 12 allowing the evacuation of flares and combustion gases.
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In fig. 1, the automatic fuel supply, takes place by gravity through a pipe 13 surmounted by a hopper 14, but the supply can equally well be done by hand or by a mechanical device, such as a shovel or the like.
The cooling of the bowl 3 is achieved by means of a chamber 15 which surrounds the said bowl, and which is supplied with water by a constant-level tank (not shown in the drawing). The water level in the chamber 15 can be increased or decreased, so as to vary the heating surface and consequently the quantity of steam released per unit of time. The vapor is discharged through a duct 16 and can be injected in whole or in part under the primary air blowing duct via a pipe
17 or be conducted to any other appliance or simply expelled into the open air through a pipe 18. Valves 19 allow the steam to be distributed as required.
Chamber 15 can also be flooded and connected to any water circulation; in this case, it operates not as a steam chamber, but with hot water and the pipe 17 is omitted in this case.
In fig. 1, the ceiling of the hearth is made up of a piece 20 of refractory material, but can equally well be made up of a room with water circulation or if the hearth is provided in a boiler, do not exist.
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at all, the flames and gas then escaping through the top of the fireplace, around the hopper 14, instead of being discharged through the opening 12.
The plan views (Figs. 2 and 3) show that the hearth can be both circular and elongated in shape, provided that the lips 5 are always at a substantially equal distance from the fuel banks 6 above them.
The fireplace thus constructed operates as follows:
The fuel supplied by line 13, pours into the bowl with a perforated bottom 3, forming a cone or a pyramid 4 or a pyramid with rounded angles, etc.).
In the case of small caliber fuel, part of the fuel passes through opening 4 and forms on the blind plate?. A truncated cone or a truncated pyramid.
The primary air, brought by the duct 8 is distributed in the chamber 9 where there is an equal pressure, and penetrates into the ignition mass, preferably taking the path of least resistance, that is to say, following preferably the walls of the bowl 3. The thickness of the fuel above the lips 5 being equal everywhere, the combustion rate is the same over the entire periphery of the hearth. If the fuel has an ash melting point low enough for bottom ash to form, this does not significantly impede the passage of air,
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because they only rest on the walls of the bowl at a certain number of points, so that the air passes easily between the bottom ash and the walls.
The combustion rate will decrease abruptly only when the bottom ash has reached the surface of the embankments 6, because then the primary air is short-circuited and no longer acts as a gasifying agent.
The fuel in the opening 4 burns only very slowly and in this area, the residues are always in the form of ash.
,, ¯¯ In the case where fuel is burned with a very high ash melting point which does not give clinker, a shutter can be placed under opening 4 to extract the ash without entraining the coal contained in bowl 3. In other cases, opening 4 is automatically closed by the clinker, - the ashes for. will therefore be evacuated if this operation is carried out before removing the clinker.
The operation of the device is identical if the loading is done at. by hand or by some mechanical loader, provided the fuel is evenly distributed in the bowl.
The opening 4 being suitably sized, any bottom ash does not hang below the lips 5 and can be lifted and removed very easily.
Practice has shown that if the diameter or
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smallest dimension of opening 4 exceeds 250 m / m (see fig. 7) the bottom ash goes down to the blind plate 7 and is folded back under the lips 5. If these bottom ash are hard, it becomes very difficult to evacuate them and most of the fuel contained inside the bottom ash ring is never touched by the air streams and therefore remains inactive.
If the dimensions of the fireplace require to exceed the c8te of 250 m / m, the walls of the bowl 3 can be provided with protuberances 21 serving as a fulcrum for the bottom ash; in this case, the distance between the ends. tees of the protrusions cannot exceed 250 m / m (fig. 8).
The cooling works as follows:
The chamber 15 being continuously supplied with water, and the level being kept constant there, an evaporation takes place there which is a function of the appearance of the hearth on the one hand, and of the heating surface on the other hand. . In principle, the quantity of steam to be produced is reduced by the quantity to be injected into line 8 in order to obtain a water gas having a determined hydrogen content, or a necessary lowering of the combustion temperature; but if the steam is necessary for any other use (injection into an oven, etc.) the flow can be increased, by enlarging the heating surface.
The parts of the fireplace not cooled by contact
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direct with ,, water 2-0 are by steam or by a mixture of steam and air. In principle all the walls which are not in contact with the ignited fuel can be made of refractory bricks.
If the firebox is fed laterally (fig. 4,5,6), it is necessary to give cover 4, a shape substantially parallel to the external embankment 6 of fuel. The light ones are arranged so that the distance to the fuel surface above them is always substantially the same. The line joining the upper lip to the lower lip is therefore substantially parallel to the fuel bank 6 (pin 4).
Fig. 5 shows the case,, where the power supply 13 takes place at a point on the periphery of the hearth; fig. 6 shows the case where the feed is made over the entire length of the bowl.
The reference figures in fig. 4, 5 and 6 correspond to those of FIGS. 1, 2 and 3 and the operation of the fireplace is identical in all respects.