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Perfectionnements aux foyers mécaniques.
Cette invention se rapporte aux foyers mécaniques et particulièrement aux foyers avec projection du combustible, l'un des buts étant de fournir un dispositif perfectionné pour enlever les cendres des grilles des foyers à projection. Un au- tre but est de permettre la combustion d'un pourcentage élevé du carbone contenu dans la cendre.
La présente invention concerne un foyer à projection comportant un transporteur de cendres qui comprend un dispositif susceptible, en se déplaçant au-dessus de la grille du foyer, de recueillir la cendre en-dessous du lit de combustible sur la grille et de la décharger de la grille à l'une des extrémi- tés de celle-ci.
L'invention concerne aussi le procédé pour brûler le combustible solide qui consiste à projeter du combustible sur une grille, à retirer la cendre de dessous la couche de combus-
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tible sur la grille à l'une des extrémités de celle-ci, à envoyer de l'air séparément à cette extrémité de la grille en vue de brûler sur cette dernière la matière combustible restant dans la cendre et à décharger subséquemment la cendre de l'ex- trémité de la grille.
L'invention va maintenant être décrite à titre d'exem- ple avec référence au dessin annexé partiellement schématique, montrant en coupe longitudinale une chambre de combustion de chaudière pourvue d'un foyer mécanique.
Dans cet exemple,la chambre de combustion 1 est pourvue à son sommet d'une sortie des gaz en travers de laquelle s'étend un faisceau de tubes 2, et de parois arrière, latérales et avant 3, 4 et 5 respectivement. A la paroi avant 5 est adapté un mécanisme projecteur 6, de n'importe quel type de construc- tion convenable, susceptible de débiter le combustible par une ouverture 7 sur une grille 8. A l'avant de la chambre de combus- tion se trouve une voûte 9, en-dessous de laquelle est ménagée une fosse à cendres 10, fermée par une ou plusieurs portes appropriées pour l'enlèvement des cendres.
Des dispositions sont prises pour amener l'air de combustion dans l'espace 11 en-dessous de la grille 8, et en- dessous d'une partie antérieure de la grille, sous la voûte 9, se trouve un compartiment 12 auquel l'admission de l'air est réglé séparément et se fait de préférence à une pression plus élevée que l'admission de l'air dans l'espace 11. Un ventila- teur séparé peut être employé.pour fournir l'air à une pres- sion plus élevée. Les barreaux de la grille 8 sont générale- ment fixes les uns par rapport aux autres, mais, si on le désire, des dispositifs appropriés peuvent être prévus pour leur communiquer des mouvements oscillatoires relatifs, dans le but de maintenir dégagés les passages d'air entre les bar- reaux.
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Un élément dragueur transversal 13, aménagé de manière à exécuter un mouvement de va et vient sur la grille 8 est établi sous une forme convenable pour exercer une action sépara- trice sur la couche de combustible en la fendant lorsqu'il se déplace de l'avant à l'arrière de la grille et une action de dragage sur les cendres au fond de la oouche lorsqu'il se dé- place de l'arrière à l'avant de la grille. De préférence l'élément dragueur présente une section transversale triangu- laire, la face arrière ou face supérieure principale 14 étant inclinée d'un angle de faible amplitude sur la base, tandis que la face avant ou face inférieure secondaire 15 est inclinée d'un angle d'amplitude beaucoup plus grande mais néanmoins aigu sur la base.
L'élément dragueur 13 est fixé en son milieu à une chaîne sans fin 16 disposée de manière à se déplacer dans une rainure formée dans la grille 8 à la partie supérieure de celle-ci. La chaîne est constituée de maillons ayant leurs bords supérieurs à fleur de la surface supérieure de la grille et établis de manière à occuper entièrement la rainure, afin de rendre continue la surface supérieure de la grille sur toute l'étendue de celle-ci et fermer en substance la rainure hermé- tiquement pour empêcher les infiltrations de cendres.
La chaîne 16 passe autour d'une roue à chaîne 17 à l'arrière de la grille et d'une autre roue à chaîne 18 à l'avant de celle-ci, et la roue 18 est associée à un dispositif de com- mande approprié tel qu'un moteur électrique réversible agissant par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur et d'une transmis- sion à chaîne 19. Les roues à chaîne sont disposées à l'ex- térieur du foyer et sont enfermées dans des carters étanches aux gaz, tandis que la paroi arrière 3 du foyer et la paroi 20 en-dessous de la voûte 9 sont pourvues de conduits appropriés pour le passage de la chaîne.
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Si l'élément dragueur 13 dépasse une longueur moyenne, on peut le fixer à deux ou plusieurs chaînes conve- nablement écartées l'une de l'autre et associées à des roues à chaîne montées sur un arbre moteur commun. Des rails ou glissières 21 destinés à supporter l'élément dragueur 13 sont disposés longitudinalement au-dessus de la fosse à cendres 10 et convenablement espacés dans le sens transversal, et un écran approprié est aménagé pour protéger la chaîne 16 contre les cendres déchargées de l'extrémité de la grille 8. Normale- ment, l'élément dragueur est fixe et repose sur des rails 21 et il est protégé dans une grande mesure contre la chaleur du foyer par la voûte 9.
En service, le mécanisme projecteur 6 lance le com- bustible dans la chambre de combustion 1 et les particules de combustible tombent sur la grille 8, mais la partie de celle-ci qui se trouve au-dessus du compartiment 12 sous la voûte 9 ne reçoit pour ainsi dire pas de combustible et l'admission d'air comburant à ce compartiment est coupée. Toutefois de l'air est envoyé dans l'espace 11 et le combustible débité par le méca- nisme projecteur brûle partiellement en suspension et partiel- lement sur la grille 8, les cendres provenant du combustible brûlé sur la grille formant une couche de cendres entre le com- bustible et la surface de la grille.
Lorsque la grille 8 doit être débarrassée des cendres, on met en marche le dispositif de commande pour déplacer l'élément dragueur 13 vers l'arrière, jusqu'à ce qu'il atteigne l'extrémité postérieure de la grille, après quoi on arrête le dispositif de commande. En raison de la faible amplitude de l'angle aigu entre la base et la face supérieure arrière 14 de l'élément dragueur, ce dernier pendant sa course vers l'ar- rière, se fraie un passage à travers les cendres sur la grille quasiment sans les déplacer vers l'arrière.
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Immédiatement après que l'élément dragueur 13 a été arrêté à l'extrémité postérieure de la grille, le dispositif de commande est remis en marche en sens inverse, de telle sorte que l'élément dragueur se déplace vers l'avant et chasse de- vant lui, sur la grille, la cendre située en-dessous du char- bon en ignition. Le mouvement d'avancement se poursuit jusqu'à ce que l'élément dragueur ait repoussé la cendre refoulée sur la partie de la grille située au-dessus du compartiment 12,après quoi on arrête le mouvement d'avancement de l'élément dragueur et on admet l'air comburant dans ce compartiment, ce qui a pour effet de brûler rapidement la totalité du charbon restant dans la cendre.
Lorsque la combustion du charbon restant dans la cendre est terminée, on interrompt l'arrivée de l'air dans le comparti- ment 12 et le mouvement d'avancement de l'élément dragueur est rétabli, de telle sorte que les cendres sont repoussées en avant et tombent dans la fosse à cendres 10. Lorsque l'élément dragueur atteint sa position normale en-dessous de la voûte 9, on arrête le dispositif de commande. Le cycle des opérations décrit est répété chaque fois que la quantité de cendres sur la grille nécessite un décrassage de celle-ci.
Lorsqu'il est fait usage d'un moteur électrique pour actionner l'élément dragueur, le moteur peut être pourvu d'un mécanisme régulateur susceptible de renverser automatiquement la marche du moteur lorsque l'élément dragueur atteint l'extré- mité de sa course arrière et d'arrêter le moteur lorsque cet élément, en exécutant sa course en avant, atteint une position sur ou près de la partie de la grille qui se trouve au-dessus du compartiment 12 et est de nouveau arrivé dans sa position norma- le sous la voûte 9. Un dispositif tel qu'un indicateur de forme semblable à l'élément dragueur et établi de façon à se déplacer sur une reproduction de la grille, peut aussi être employé pour
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montrer la position occupée par l'élément dragueur par rapport à la grille.
Lorsque la grille présente une largeur notable, elle peut être sectionnée dans le sens de sa largeur, chaque section étant pourvue d'un élément dragueur distinct. Ces éléments dragueurs peuvent être actionnés simultanément ou séparément.
Par exemple, chaque section de la grille peut être alimentée d'air séparément et peut être pourvue d'un mécanisme projecteur individuel et d'un élément dragueur individuel et susceptible d'être actionné séparément.
Dans le foyer mécanique à projection décrit ci-dessus, il est fait usage d'une grille de construction simple et le dispositif d'évacuation des cendres est également d'un type simple mais efficace et peut être actionné sans interrompre l'arrivée du combustible sur la grille ni la combustion de combustible sur celle-ci. L'entretien du dispositif d'évacuation des cendres est très facile, puisqu'il ne fonctionne que par intermittence et pendant de courts intervalles de temps de telle sorte que l'usure des organes est réduit au minimum, et que d'autre part ses organes mobiles peuvent être facilement remplacés.
Comme l'élément dragueur extrait les cendres de des- sous la couche de combustible en ignition, la surface de la grille et la partie de la chaîne qui se trouve à l'intérieur de la rainure dans la grille reste, après une opération d'extraction des cendres, couverte et protégée contre le rayonnement à l'in- térieur de la chambre de combustion. Le foyer mécanique offre aussi l'avantage que les cendres sont déchargées à l'avant de la grille, en sorte qu'il n'est pas nécessaire de ménager à l'arrière de la grille un espace pour une trémie à cendres. En outre, la disposition sous une voûte d'une partie de la grille pourvue d'un compartiment d'air séparé permet de brûler pour ainsi dire la totalité du charbon contenu dans les cendres.
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Il serait évidemment possible de s'arranger pour qu'un élément dragueur soit déplacé de l'arrière vers l'avant de la grille par une chaîne sans fin actionnée dans une direc- tion unique, mais il serait alors nécessaire de ménager des ou- vertures à l'arrière et à l'avant du foyer pour le passage de l'élément dragueur à son entrée et sa sortie du foyer, de même que d'établir des dispositifs de fermeture hermétique pour per- mettre le passage de l'élément dragueur à travers les orifices-, mais d'obturer normalement ceux-ci.
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Improvements to mechanical fireplaces.
This invention relates to mechanical fireplaces and particularly to fireplaces with fuel projection, one of the objects being to provide an improved device for removing ash from the grates of projection fireplaces. Another object is to allow the combustion of a high percentage of the carbon contained in the ash.
The present invention relates to a throwing fireplace comprising an ash conveyor which comprises a device capable, by moving above the hearth grate, of collecting the ash below the bed of fuel on the grate and of discharging it from it. the grid at one end of it.
The invention also relates to the method for burning solid fuel which consists in projecting fuel on a grate, in removing the ash from under the layer of fuel.
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tible on the grate at one end thereof, to send air separately to this end of the grate in order to burn on the latter the combustible material remaining in the ash and subsequently to discharge the ash from the end of the grid.
The invention will now be described by way of example with reference to the attached partially schematic drawing, showing in longitudinal section a boiler combustion chamber provided with a mechanical hearth.
In this example, the combustion chamber 1 is provided at its top with a gas outlet through which extends a bundle of tubes 2, and with rear, side and front walls 3, 4 and 5 respectively. To the front wall 5 is fitted a projector mechanism 6, of any suitable type of construction, capable of delivering the fuel through an opening 7 on a grid 8. In front of the combustion chamber is there is a vault 9, below which is formed an ash pit 10, closed by one or more doors suitable for the removal of ashes.
Arrangements are made to bring the combustion air into the space 11 below the grate 8, and below an anterior part of the grate, under the arch 9, is a compartment 12 to which the The air intake is regulated separately and is preferably at a higher pressure than the air intake in space 11. A separate fan may be employed. to supply air at a pressure. higher sion. The bars of the grid 8 are generally fixed with respect to one another, but, if desired, suitable devices can be provided to impart relative oscillatory movements to them, with the aim of keeping the air passages free. between the bars.
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A transverse dredger element 13, arranged to effect a reciprocating movement on the grate 8 is established in a shape suitable for exerting a separating action on the layer of fuel by splitting it as it moves from the fuel layer. front to back of the grate and a dredging action on the ash at the bottom of the grate as it moves from the back to the front of the grate. Preferably the dredger element has a triangular cross section, the main rear or upper face 14 being inclined at a small angle to the base, while the secondary front or lower face 15 is inclined at a low angle. amplitude angle much larger but nevertheless acute on the base.
The dredger element 13 is fixed in its middle to an endless chain 16 arranged so as to move in a groove formed in the grid 8 at the upper part of the latter. The chain consists of links having their upper edges flush with the upper surface of the grid and established so as to fully occupy the groove, in order to make the upper surface of the grid continuous over the entire extent of the latter and close essentially the groove hermetically to prevent the infiltration of ash.
The chain 16 passes around a chain wheel 17 at the rear of the grid and another chain wheel 18 at the front thereof, and the wheel 18 is associated with a control device. suitable such as a reversible electric motor acting by means of a reduction gear and a chain transmission 19. The chain wheels are arranged outside the hearth and are enclosed in sealed housings gas, while the rear wall 3 of the fireplace and the wall 20 below the vault 9 are provided with suitable conduits for the passage of the chain.
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If the dredger element 13 exceeds an average length, it can be attached to two or more chains suitably spaced apart from each other and associated with chain wheels mounted on a common drive shaft. Rails or slides 21 for supporting the dredger element 13 are disposed longitudinally above the ash pit 10 and suitably spaced in the transverse direction, and a suitable screen is provided to protect the chain 16 against the ash discharged from it. The end of the grate 8. Normally the dredger element is fixed and rests on rails 21 and is to a great extent protected from the heat of the hearth by the arch 9.
When in use, the projector mechanism 6 launches the fuel into the combustion chamber 1 and the fuel particles fall on the grate 8, but the part of this which is located above the compartment 12 under the vault 9 does not. receives virtually no fuel and the combustion air intake to this compartment is cut. However, air is sent into space 11 and the fuel delivered by the projector mechanism burns partially in suspension and partially on the grate 8, the ash coming from the fuel burned on the grate forming a layer of ash between fuel and grate surface.
When the grate 8 has to be freed of ashes, the control device is started to move the dredger element 13 backwards, until it reaches the rear end of the grate, after which it is stopped. the control device. Due to the small amplitude of the acute angle between the base and the upper rear face 14 of the dredger element, the latter during its rearward travel makes a passage through the ash on the grate almost without moving them back.
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Immediately after the dredger element 13 has been stopped at the rear end of the grid, the controller is switched on in the reverse direction, so that the dredger element moves forward and flushes out. in front of him, on the grate, the ash located below the burning coal. The forward movement continues until the dredger element has pushed the ash up onto the part of the grate located above the compartment 12, after which the forward movement of the dredger element is stopped and the combustion air is admitted into this compartment, which has the effect of rapidly burning all of the coal remaining in the ash.
When the combustion of the charcoal remaining in the ash is finished, the inflow of air into compartment 12 is stopped and the forward movement of the dredger element is reestablished, so that the ashes are pushed back. before and fall into the ash pit 10. When the dredger element reaches its normal position below the vault 9, the control device is stopped. The described cycle of operations is repeated each time the quantity of ash on the grate requires cleaning of the latter.
When an electric motor is used to operate the dredger element, the motor may be provided with a regulating mechanism capable of automatically reversing the direction of the motor when the dredger element reaches the end of its stroke. rear and stop the engine when this element, while running forward, reaches a position on or near the part of the grid which is above compartment 12 and has again arrived in its normal position under the arch 9. A device such as an indicator similar in shape to the dredger element and set so as to move over a replica of the grid, may also be employed for
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show the position occupied by the dredger element in relation to the grid.
When the grid has a significant width, it can be sectioned in the direction of its width, each section being provided with a separate dredging element. These dredging elements can be operated simultaneously or separately.
For example, each section of the grid can be supplied with air separately and can be provided with an individual projector mechanism and an individual dredger element which can be actuated separately.
In the mechanical projection fireplace described above, use is made of a grate of simple construction and the ash removal device is also of a simple but efficient type and can be operated without interrupting the fuel supply. on the grate nor the combustion of fuel on it. The maintenance of the ash removal device is very easy, since it only works intermittently and for short intervals of time so that the wear of the components is reduced to a minimum, and on the other hand its moving parts can be easily replaced.
As the dredger element extracts the ash from beneath the igniting layer of fuel, the surface of the grate and the part of the chain that is inside the groove in the grate remains, after a ditch operation. ash extraction, covered and protected against radiation inside the combustion chamber. The mechanical hearth also offers the advantage that the ashes are discharged at the front of the grate, so that there is no need to leave space at the rear of the grate for an ash hopper. In addition, the arrangement under a vault of a part of the grate provided with a separate air compartment makes it possible to burn, so to speak, all of the coal contained in the ashes.
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It would obviously be possible to arrange for a dredger element to be moved from the rear to the front of the grid by an endless chain operated in a single direction, but it would then be necessary to provide or- gears at the rear and front of the hearth for the passage of the dredging element as it enters and exits the hearth, as well as to establish hermetic closing devices to allow the passage of the element dredger through the orifices, but seal them normally.