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"PERFECTIONNEMENTS AUX FOYERS A TUYERE ET COMBUSTIBLES CALIBRES".
L'invention est relative aux foyers comportant au moina une tuyè- re par laquelle de l'air de combustion est introduit, par pression ou dépression, au sein d'une masse d'un combustible solide calibré, no- tamment d'une masse de grains de petit calibre.
On sait que dans pareils foyers, et pour la majorité des combus- tibles y utilisés, des mâchefers ont tendance à se former à la tuyère, au voisinage plus ou moins immédiat des passages d'air, machefers qui croissent d'une façon relativement rapide et qui déterminent un ra- lentissement progressif plus ou moins marqué de l'activité du foyer.
Pour d'autres raisons, telles que, notamment, des fuites de l'air de combustion difficilement évitables aux extrémités non complètement entourées de combustible d'une tuyère, les foyers du genre en question sont de préférence établis avec une tuyère centrale encerclée par le dit de combustible, ou bien avec une tuyère périphérique encerclant ce lit.
Dans l'un cas comme dans l'autre, lorsque les machefers se for- ment et se développent, ils forment un anneau continu, qu'il faut à certainmoment rompre en un ou plusieurs points pour permettre l'ex- traction des mâchefers et la poursuite du processus de combustion. Ce
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décrassage est non seulement difficile et laborieux mais en outre lent ; de plus il détruit l'ordonnance du lit de combustible et en- traine des rentrées d'air froid dans le foyer et des pertes en com- bustible.
Bien entendu la combustion forme également des cendres, voire exclusivement des cendres si, à la température de fonctionnement le combustible ne donne pas de mâchefers, dont l'enlèvement, bien que moins laborieux que celui des mâchefers ne comporte pas moins des difficultés notables, et entraine également des rentrées d'air froid et des pertes de temps et, de combustible.
L'invention a pour but surtout d'éviter ces inconvénients en réa- lisant un décrassage automatique, périodique ou continu, des mâche- fers et, ou des cendres du foyer, de façon telle que les machefers ne puissent se développer ou les cendres s'accumuler au point de gêner la combustion, en maintenant done le foyer dans un état propre à fournir un rendement de combustion élevé et régulier.
A cet effet elle consiste, principalement, à prévoir un rable ou racloir mobile conditionné pour balayer une surface disposée en dessous de la ou des zûnes où les mâchefers ont tendance à se former et, ou sur laquelle ils peuvent venir reposer s'ils sont délogés de ou, zones leur zone / de formation et, ou sur laquelle les oendres de la combus- tion ont tendance à s'accumuler, le mouvement du dit rable ou racloir amenant les machefers et ou les cendres dans un espace de dégagement ou une enceinte d'évacuation, et le dit rable ou racloir étant mis en action soit de façon continue en concordance avec la marche du foyer, soit de façon intermittente ou périodique en relation avec les varia- tions thermiques de certains organes ou parties du foyer et, ou des résidus évacués de celui-ci.
Elle consiste également à établir le rable ou racloir de maniè- ra que par son déplacement il provoque dans le lit de combustible des mouvements internes dans des directions autres que celles de ce dé- placement, notamment des mouvements de direction généralement perpen- diculaire, uu ù peu près, à celle de son déplacement, ces mouvements ayant principalement pour but, et pour effet, de déloger les mache- fers de leur zone ou zones de format'ion et, ou de les séparer des
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surfaces sur lesquelles ils pourraient -s'être attachés, en leur per- mettant de venir reposer librement sur la surface balayée par le ra- ble ou racloir et leur évaruation.
Elle consiste encore, le cas échéant, a organiser l'appareilla- ge et à contrôler les mouvements du rable ou racloir de décrassage, de manière à provoquer l'arrêt de ce dernier lorsque un taux déter- miné de remplissage de l'espace de dégagement ou enceinte d'évacua- tion des machefers et cendres est atteint, l'alimentation en combus- tible du foyer pouvant Sire simultanément arrêtée.
Si l'enceinte qui reçoit les machefers et cendres évacués est constituée par un organe mobile, le retrait de cet organe de son em- placement normal arrête de toute façon le décrassage et peut comman- der l'arrêt de l'introduction d'air de combustion dans le foyer.
D'autres caractéristiques encore et avantages de l'invention ressortiront de la description plus détaillée qui va suivre, de cer- tains modes préférés de réalisation de foyers à tuyères perfectionnés, donnés bien entendu à titre d'exemples seulement et illustrés d'une façon plus ou moins schématique par les dessins annexés sur lesquels : fig. 1 est une vue en élévation, partie en coupe, d'un foyer à tuyère encerclée par le lit de combustible ; figo 2 est un plan en coupe, à échelle réduite, la coupe étant pratiquée sensiblement selon 2-2 de la fige 1 ; fig. 3 montre en plan une forme de rable ou racloir fig, 4 est une vue en élévation et coupe sensiblement suivant 4-4 de la fige 3 ; fige 5 montre en plan une autre forme de rable ou racloir fige b montre d'une manière analogue à la fig. 2, une autre réa- lisation ;
fig. @ montre en élévation, partie en coupe, une réalisation dans laquelle la tuyère encercle le lit de combustible ; fig. 8 montre en plan deux demi-coupes d'une variante de foyer à lit de combustible encerclé par la tuyère ; fig. 9 montre, également en plan, une autre varrante.
Dans la réalisation des fige* 1 à 5, 1 désigne une enveloppe, de préférence à double paroi et à circulation d'eau, dont la section
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est sensiblement circulaire, dans laquelle est logée une tuyère à cir- culation d'eau 2, ayant en section horizontale une forme également circulaire, et une sale annulaire 3, dont la périphérie interne débor- de vers l'axe du foyer la périphérie de la tuyère 2o .
Celle-ci peut recevoir en élévation des profils divers, par exem- ple celui représenté fig. 1, et comprend une surface supérieure coni- que 4, dont l'angle d'inclinaison est quelque peu inférieur à l'angle de talus naturel du combustible utilisé, une surface cylindrique mais de préférence conique, 5, de conicité inverse à celle de la surface 4,et se raccordant par sa grande base à la périphérie de cette sur- face 4, 'l'inclinaison de la surface 5 étant généralement très marquée.
Une surface 6, de conformation quelconque, par exemple plane, forme le fond de la tuyère. Il est indiqué de soigner les jonctions des surfaces 4 et 5, et 5 et b, afin d'éviter que les mâchefers ne puis- sent s'y accrocher, et dans ce but, en construction soudée, on pré- voit avantageusement un léger dépassement de la surface 4 par rapport à la surface 5 et de cette dernière par rapport à la surface 6, comme représenté.
La circulation d'eau dans la tuyère 2 est assurée par une cana- lisation d'amenée inférieure 7, éventuellement munie d'un organe de réglage 8, et une canalisation de sortie supérieure 9, la canalisation ( étant raccordée a une source d'alimentation d'eau appropriée, non représentée.
Si l'enveloppe 1 est à circulation d'eau, cette circulation peut être assurée d'une manière séparée, ou bien elle peut être oombi- née avec la circulation de la tuyère. Dans l'exemple, la circulation de l'enveloppe 1 est séparée et assurée par une arrivée inférieure 10 et une sortie supérieure 11, l'une et l'autre raccordées à l'espace compris entre les deux parois de l'enveloppée.
La sôle 3 est soumise, mais pour partie seulement, à un refroi- dissement par circulation, comme en 12, dans le but qui sera indiqué par après, cette circulation étant raccordée à celle de l'enveloppe 1 comme représenté dans la figure, ou bien peut Atre combinée avec celle de la tuyère 2.
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La partie inférieure de l'enveloppe 1, en dessous de la sole 3, forme un espace clos, dans lequel est aménagé un oendrier 13 qui peut être introduit et retiré par une porte figurée en 14,ce cendrier étant supporté par des appuis, dont l'un au moins est capable de cé- der lorsque le cendrier se remplit de résidus de combustion évacués du foyer, et par exemple d'une part sur un rail fixe 15 et d'autre part par un rail 16 monté sur une ou des consoles basculantes 17 in- fluencées par des ressorts 18. Le but de ce montage ressortira de ce qui suit.
A la partie supérieure de l'enveloppe 1 est montée une trémie à combustible 19, que l'on agence avantageusement de manière à pou- voir régler l'épaisseur de la couche de combustible sur la surface 4 de la tuyère et par suite celle du lit de combustible dans le foyers cet agencement consistant soit à munir la partie inférieure de la tré- mie proprement dite d'un manchon cylindrique o, analogue en prévoyant des moyens pour soulever et abaisser la dite trémie, soit, comme re- présenté, en un manchon 20 coulissant dans l'ouverture inférieure 21 de la trémie 19, et relié à un étrier 22 prolongé par une tige file- tée 23 traversant une traverse fixe 24 et sur laquelle est engagée un écrou 25 faisant partie d'une manivelle 26 ou d'un volant à main.
Un ventilateur 27, actionné par une source motrice appropriée, non représentée, est monté de manière à débiter dans l'espace de cendrier en dessous de la sôle 3 ; ou bien la sortie 28 pour les produits gazeux de la combustion est raccordée à une dépression de valeur suffisante, et par exemple racordée à un conduit équipé d'un ventilateur-aspirateur, non représenté. Une porte de visite peut être prévue en 29.
Lorsqu'un foyer Gel que jusqu'à présent décrit est chargé de combustible solide calibré, notamment de grains de charbon de petit calibre, ce combustible s'écoule par gravité de la trémie 19, à travers le manchon 20, sur la surface 4 de la tuyère 2 et vient for- mer sur la sole 3, entre la tuyère 2 et l'enveloppe 1, un lit sensi- blement tel que 30.
Si dans ce lit on fait arriver de l'air de com- bustion, soit soufflé par le ventilateur 27, soit aspiré à partir de l'espace du cendrier par la dépression appliquée à la sortie 28,
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le combustible du lit 30 entre en ignition vive en formant autour de la tuyère 2 un anneau de flammes, avec un très bon rendement de combustion, et se maintient ainsi pendant une période relativement longue, le lit se reformant par écoulement à partir de la réserve de la trémie 19 à mesure que le combustible est consommé dans le foyer.
'toutefois, en raison de la combustion vive, le lit se charge progres- sivement de cendres, et le'plus souvent, en raison des températures élevées atteintes, des mâchefers se forment sur les trajets de plus facile propagation de l'air, et se développent avec une rapidité re- lative, à partir des parois de la tuyère 2, en direction générale de l'enveloppe 1 qui l'entoure.
L'activité de la combustion diminue alors, et naturellement le rendement de chauffage décroit, ce stade pouvant se prolonger plus ou moins longtempsmais avec, inéluctablement cependant, l'obligation d'arrêter le fonctionnement du foyer pour débarrasser le lit des ma- chefers et ou des cendres qui le chargent.
Comme ces mâchefers et ou cendres forment un anneau continu sur le pourtour de la tuyère, on se rend compte, déjà au seul exa- men de la fig. 1 par exemple, de la difficulté, voire de l'impossi- bilité d'effectuer le décrassage du foyer par une porte de visite telle que 29, ou même par une série de portes analogues.
Pour remédier à cette situation, suivant l'invention on procède comme suit :
Sur la spole 3 on fait se déplacer d'une manière continue ou par intermittence, un rable ou racloir 31, de façon telle que, d'une part il balaye la surface de cane spole, en particulier un anneau de celle-ci plus ou moins rapproché de sa périphérie interne, et d'au- tre part il provoque dans le lit du combustible des mouvements inter- nes, ces mouvements s'effectuant dans une ou des directions autres que celle du déplacement du rable ou racloir.
De cette façon le rable ou racloir pousse devant lui les cen- dres qui se sont déposées sur la sale 3 dans la zône de balayage, et en même temps il déloge les mâchefers de leur emplacement de for- mation, en les détachant le cas échéant des surfaces auxquelles ils pourraient adhérer. De plus, les mouvements internes communiqués
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au lit permettent de toute façon aux machefers ainsi délogés et, ou détachés de venir reposer sur la sole 3, de sorte qu'ils seront également poussés devant lui par le rable ou racloir en déplacement.
Si l'on donne alors, au moins au bord avant du rable ou racloir, une forme propre à ramener vers le centre les matières qu'il rencontre, par exemple une certaine inclinaison vers l'intérieur, et l'arrière dans le sens du mouvement, les cendres et les machefers recontrés seront amenés à la périphérie interne de la sale 3 et passeront de là dans l'espace de dégagement ou cendrier 13.
Dans les figures 3 à 5 on a montré certaines des conformations que le rable ou racloir peut recevoir ; suivant la fige 3, le bord avant du rable est incliné vers l'intérieur et l'arrière, d'abord d'une certaine quantité et ensuite plus fortement ; suivant la fig.
5 l'inclinaison de la partie centrale est moindre que celle de la partie plus externe. La fig, 4 montre que la surface supérieure du rable ou racloir s'élève .uis s'abaisseo Dans ces exemples, le ra- ble ou racloir a reçu une forme svmétrique, ce qui permet de le dé- placer indifféremment dans l'une ou l'autre direction, mais il est bien entendu qu'on pourrait adopter une autre disposition, A ce point de vue, dans certains cas, il peut être avantageux de laisser brusquement retomber le lit de combustible après un soulèvement pro- gressif. On se rend compte que ceci peut s'obtenir en n'utilisant que le demi-profil du rable ou racloir représenté dans la fige 4.
Le rable ou racloir 31 est monté sur un bras 32, la liaison pouvant être assurée de toute manière appropriée, par exemple en en- gageant simplement le rable ou racloir 31 sur un pivot fixé au bras 32, ou bien a l'aide d'un prisonnier et d'un écrou 33, comme repré- senté.
Le bras 32 est conduit circulairement autour de la sole 3, à l'aide, par exemple, d'une paire de pignons coniques 34 et 35, le pignnn 34 comportant un prolongement en forme de manchon 36, monté pour y tourner sur la partie montante du tube 7 d'amenée d'eau de circulation a la tuyère, prolongement sur lequel est fixé, l'extré- mité interne du bras 32, et le pignon 35 étant solidaire d'un arbre 37, tourillonné dans l'enveloppe 1, et pouvant être entrainé en rota-
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tien par une commande convenable, tel le moteur électrique 38, le réducteur de vitesse 39 et l'accouplement par pignons et chaine 40.
Il a été dit ci-avant que le rable ou racloir 31 pouvait être déplacé d'une manière continue ou par intermittence.
En ce qui concerne le déplacement continu, on peut faire obser- ver que si l'on dispose d'un combustible de caractéristiques réguliè- res, et si la quantité de chaleur demandée au foyer est elle même con- stante dans le temps, en raison de la possibilité d'un décrassage permanent procurée par l'invention, la marche du foyer acquiert un de- gré de régularité tel qu'il est possible de coordonner exactement la combustion et le déplacement à communiquer au rable ou racloir dans que l'unité de temps pour/le foyer reste toujours dans un même état de propreté. Ceci est surtout vrai pour les foyers de capacité notable et élevée.
Dans d'autres cas, c'est-à-dire, si les caractéristiques du com- bustible sont susceptibles de varier, ou bien si la demande de chaleur varie, on a de préférence recours à un décrassage périodique, qui peut être assuré d'une façon automatique, en particulier de l'une ou l'autre de 3 manières ci-après.
En un emplacement approprié de la sole, et notamment sous celle-ci, de préférence dans l'étendue de la zone de décrassage, on aménage un ou des lispositifs sensibles aux variations de tampérature, illustrés dans l'exemple par le dispositif à thermostat 41, conve- nablement branché, par des connexions non figurées, dans le circuit du moteur électrique 38 et réglé pour, dans un écart de températures déterminé, provoquer la mise en marche et l'arrêt de ce moteur.
Avec cet agencement, lorsque, par suite de la combustion, des cendres eu;, ou des mâchefers, viennent charger la sale 3, la tempéra- ture de celle-ci s'abaisse, en provoquant un abaissement de tempéra- ture à l'emplacement du thermostat 41, lequel, lorsque la température minimum pour lequel il est réglé est atteinte, ferme le circuit du moteur 38. Le rable ou racloir 31 est ainsi mis en marche et écarte de la sole 3 de, cendres et des mâchefers, en permettant à des zones plus chaudes du lit de venir en contact avec cette sole.
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L'accroissement de température de la sole qui en résulte, relè- ve également la température à remplacement du thermostat, et lors- que la température maximum pour lequel celui-ci est réglé est attein- te, le dit thermostat, en fonctionnant, ooupe le circuit du moteur, ce qui arrête le mouvement du rable ou racloir et le décrassage, jus- qu'à nouvel abaissement de la température de la sole, et ainsi de suite.
Au lieu de contrôler le fonctionnement du moteur 38 essentielle- ment par les variations de la température de la sole 3, on pourrait également assurer ce contrôle par les radiations des cendreset mâchefers évacués du foyer. Pareil contrôle pourrait être appliqué, par exemple, dans le cas où ces cendres et machefers sont recueillis dans un bac de cendrier, comme dans la réalisation représentée fig. 1.
Le thermostat 41 pourrait alors être disposé dans un emplacement où il reçoit directement les radiations calorifiques de ces cendres et machefers, tel l'emplacement qu'il occupe dans la fig. 1, qui répond également à la condition indiquéee
Dans ce cas, lorsque les cendres et machefers amenés dans le cendrier se refroidissent, l'abaissement de température qui en résul- te à l'emplacement du thermostat déclenche le fonctionnement du moteur 38 et le mouvement du rable ou racloir. Les cendres et machefers plus chauds amenés de ce fait dans le cendrier relèvent la température a l'emplacement du thermostat, lequel coupe le circuit du moteur, et ainsi de suite.
Une autre manière encore d'assurer l'automaticité du décrassage, consiste à soumettre le thermostat 41 aux radiations calorifiques du foyer lui même, en le déposant par exemple au voisinage du bord péri- phérique interne de la sole 3, mais sous celle-ci de manière à le pro- téger contre les chutes de mâchefers et des cendres.
Les zônes de combustion intense étant aussi celles où, en même tempsque descendres, desmâchefers se forment en-abondance, et la zone comprise entre la périphérie interne de la sole et le bord infé- rieur de la tuyère étant une zône de combustion très intense, on com- prendra que dans l'emplacement sus -.indiqué le thermostat 41 sera sou- mis à des variations thermiques en concordance avec l'encrassement du
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foyer, et qui pourront être utilisées de la manière indiquée précédem- ment pour mettre en marche et arrêter le moteur 38 et le décrassage.
Bien entendu on pourrait combiner entre elles les manières pré- citées, et en prévoir d'autres encore basées sur le principe de l'é- chauffement et du refroidissement d'un organe ou d'un fluide lorsque le foyer est propre et ,lorsqu'il est encrassé, pour assurer le fonc- tionnement automatique du décrassage.
Que l'on procède de l'une ou l'autre manière, mais surtout si le thermostat 41 est influencé par les variations de température de la suie 3, cette sôle est de préférence établie métallique, pour lui assurer des variations rapides de température ; il convient toutefois de limiter l'échauffement de cet organe, pour en éviter ou limiter la déformation, et c'est dans ce but que la sole est au moins partiel- lement refroidie par circulation d'eau.
De même, les mouvements du rable ou racloir pouvant amener sur la sole des particules du lit encore combustibles, on ménage avanta- geusement, près du bord interne de la sale, une série de perforations 42 par lesquelles l'air de combustion peut pénétrer pour parfaire la combustion des dites particules et prévenir ainsi 1''évacuation d'im- brulés.
Il a été dit précédemment que les cendres et mâchefers étaient amenés par le rable ou racloir 31 au bord interne de la sole 3. De là ces cendres et mâchefers peuvent passer dans une fosse, à partir de laquelle ils peuvent être évacués mécaniquement, en continu ou par intermittence, à l'aide de moyens connus, tels que, par exemple, une vis ou autre transporteur, aménagés en tenant compte du mode d'in- troduction de l'air de combustion dans le foyer.
Dans les foyers de petite et moyenne capacité, on a généralement recours, pour recueillir les cendres et machefers, à un bac de cen- drier 13 comme dans l'exemple représenté.
Le décrassage s'opérant automatiquement et non plus par une inter- vention manuelle périodique, il convient d'éviter les conséquences d'un oubli ou d'une inattention, et le débordement de ce bac, ainsi qu'une évacuation de cendres et machefers du foyer pendant que le bac
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-cendrier est retiré du foyer pour sa vidange- .
A cet effet, ainsi qu'il a été signalé précédemment, le bac- cendrier 13 est monté, au moins d'un coté, sur un support lb-17 in- fluencé par un organe élastique 18, de manière telle que lors du remplissage du bac, le dit support aède et vienne, pour le bac plein, ouvrir un contact 43 monté en série, par des connexions non représen tées, dans le circuit du moteur 38, en interrompant ainsi le décras- sage.
Simultanément un signal optique ou accustique, non représenté, peut être actionné pour avertir le préposé de l'état prévu de rem- plissage du bac 130
Dans cet état, et à supposer qu'il n'y soit pas remédié immé- diatement, il n'y a pas d'inconvénient à laisser se poursuivre le fonctionnement du foyer, celui-ci pouvant, comme il a été dit plus haut, fonctionner pendant une période de temps étendue alors même que des mâchefers s'y forment, et ce dans des conditions de rende- ment acceptables.'
Normalement, le signal étant entendu, ou le préposé attentif à l'arrêt du décrassage, le bac 13 sera retiré du foyer, vidangé de son contenu, puis remis en place.
Four que cette opération s'effectue dans de bonnes conditions, il importe que pendant son exécution le décrassage ne fonctionne pas et, dans le cas des foyers soufflés, que le ventilateur 27 soit arrêtée
A cet effet divers moyens peuvent être employés.
En ce qui concerne le décrassage on pourra, par exemple, agencer le contact 43 de manière qu'il puisse être verrouillé dans sa posi- tion d'ouverture, ce verrouillage pouvant être rendu obligatoire simplement, par exemple, en se permettant le retrait du bac 13 par la porte 14 que lorsque le support mobile 16-17 est abaissé aumaximum.
On pourrait toutefois également brancher en série, dans le cir- cuit du moteur 38, un contact supplémentaire 44, formé par exemple par la portion extrême arrière du support 15 et le rebord d'appui 45 du bac 13, de manière telle que la phase initiale du mouvement de re- trait du bac 13 de l'espace du cendrier coupe le courant du moteur 38, la remise en place correcte seule du dit bac rétablissant le circuit du moteur de commande du décrassages
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En ce qui concerne le ventilateur 27, s'il est a commande élec- trique comme c'est le plus souvent le cas, cette commande peut être interrompue et rétablie par ouverture et fermeture du contact 44, ou par fonctionnement de tout autre dispositif de contact capable d'être actionné par l'une des manoeuvres indispensables au retrait du bac 13,
comme par exemple l'ouverture de la porte 140
Il est à remarquer que l'ouverture de cette porte interrompt automatiquement l'action de la soufflerie 27 sur le foyer du fait de l'ouverture du cendrier, mais comme la marche du ventilateur Z( peut provoquer des projections de cendres lors du retrait du bac 13, il s'indique d'arrêter la soufflerie, notamment d'une façon automati- que, pendant cette opération, A supposer que le ventilateur 27 soit commandé mécaniquement, on pourra prévoir dans sa commande un embraya- ge, mis hors d'action, par exemple, par l'ouverture de la porte 14, graôe à des moyens en eux mêmes commus, qui n'ont pas été représentéso
Si on le désirait, l'alimentation de combustible pourrait être arrêtée en ramenant le manchon 20 au contact de la surface supérieure 4 de la tuyère 2 pendant les périodes d'arrêt du décrassage,
cet arrêt de l'alimentation n'étant pourtant pas essentiel pour la bonne exécu- tion des opérations connexes aux arrêts du décrassage.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la tuyère 2 est de forme circulaire en plan, et le dispositif de décrassage reçoit un mouvement circulaire.
Cette conformation de la tuyère et cet agencement du dispositif de décrassage ne sont toutefois pas indispensables.
C'est ainsi que des fonctionnement et résultats en tous points analogues pourront être obtenus avec une réalisation telle que celle de la fig. b, dans laquelle la tuyère 2 est de forme allongée, tandis que le rable ou racloir 31 est conduit sur la sole 3 par un mécanisme capable de s'acommoder de la dite conformation de la tuyère, et com- prenant, par exemple, une chaine ou un cable continu 46, passant sur desroues à chaine ou poulies 47, dont l'une au moins est commandée en rotation. Les autres parties, organes et agencements peuvent être analogues a eaux décrits en référence à la figo 1, mais bien entendu adaptés à la conformation générale, allongée, du foyer.
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il est en outre évident que la forme allongée de la tuyère et du foyer n'est pas limitative, et que l'on pourrait adopter en plan tout autre forme, par exemple polygonale, comme plus ou moins car- rée, rectangulaire ou autre, dès lors qu'il n'y a pas incompatibili- té entre cette forme et le fonctionnement décrit du foyer.
Dans la fige 7, au lieu que le lit de combustible entoure la tuyère, c'est colle dernière qui entoure un lit de combustible for- mant en plan un tracé fermé, lequel dans cette réalisation a la for- me d'un anneau circulaire, Tout sissi bien, cet anneau pourrait être allongé pour constituer un ovale, une éllipse ou semblable.
Avec pareil agencement, tous les dispositifs décrits en réfé- rence à la fige 1 sont utilisables, sauf que le bac-cendrier 13, pourrait, le cas échéant, devoir être exécuté en plusieurs tronçons disposés jointivement sur le pourtour de l'ouverture centrale de la sole 3. un observera également que l'agencement permet de loger dans l'espace central interne au lit de combustible une unité de chaudière ou autre échangeur thermique tel que 51 avec un minimum de perte par radiation. Similairement l'espace central pourrait être occupé par un foyer selon la figo 6.
La fige 8 montre une réalisation du même genre que la fige 7, la forme générale en plan du lit de combustible éant polygonale et, dans l'exemple, sensiblement carrée, cette configuration n'étant na- turellement pas limitative.
En pareil cas, comme dans la fig. 6, le rable ou racloir 31 sera conduit par des moyens se prêtant à la dite configuration, comme par exemple un dispositif à chaine ou à cable, 46-47. Suivant l'importan- ce du foyer, plusieurs rables ou racloirs 31 peuvent être prévus*
Enfin dans la fige 9, le foyerprésente en plan un tracé ouvert notamment rectiligne. Bien que cette disposition ne soit pas avanla- geuse en raison des fuites d'air susceptibles de se produite aux extré- mités libres du foyer, elle peut être utile dans certains cas d'appli- cation.
Dans pareil agencement, le déplacement de sens unique du rable ou rachoir 31 peut être conservé, et organisé à la manière indiquée pour la fige 6, ou bien remplacé par un mouvement de va et vient de cet organe, d'une extrémité à l'autre du foyer.
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Pareil mouvement peut être obtenu, par exemple, en montant le râblé ou racloir sur une chaîne sans fin 46 passant sur desroues à chaînes 47, comme dans le cas de la fige 6, mais en faisant com- porter a la chaine deux taquets 48, dont l'un peut faire partie du rable ou racloir ou de sa monture, et en déplaçant la chaine 46 progressivement par un dispositif à cliquet, dont le cliquet 49 est réversible et actionné par un dispositif à manivelle 50 entrainé en rotation continue par le moteur 38. Dans ces conditions, le cli- quet agit pour déplacer la chaine dans une direction jusqu'au moment où l'un des baquets 48 vient le heurter et inverse son sens d'action,
et dans la direction opposée jusqu'au moment ou l'autre taquet 48 heurte le cliquet pour inverser à nouveau son sans d'actiono
Il suffit que les taquets soient convenablement placés sur la chaîne pour obtenir le déplacement désiré du rable ou racloir.
Le fonctionnement de cet agencement est également analogue à celui déjà décrit, sauf que l'on obtient une nappe ou rideau de flam- me, qui pourra être rectiligne ou suivre toutetracé' désirable ou né- cessaire pour l'application envisagée.
Comme on l'a déjà laissé entendre, l'invention n'est pas limitée aux réalisations ni aux détails d'exécution décrits ou illustrés, mais elle englobe au contraire les variantes et les équivalents.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"IMPROVEMENTS TO PIPE FIREPLACES AND CALIBRATED FUELS".
The invention relates to hearths comprising at least a nozzle through which combustion air is introduced, by pressure or depression, into a mass of a calibrated solid fuel, in particular a mass. of small grain.
We know that in such fireplaces, and for the majority of fuels used there, clinkers tend to form at the nozzle, in the more or less immediate vicinity of the air passages, clinkers which grow relatively rapidly and which determine a more or less marked gradual slowing down of the activity of the home.
For other reasons, such as, in particular, combustion air leaks which are difficult to avoid at the ends not completely surrounded by fuel of a nozzle, the fireplaces of the type in question are preferably established with a central nozzle surrounded by the nozzle. said fuel, or with a peripheral nozzle encircling this bed.
In either case, when the bottom ash is formed and developed, they form a continuous ring, which must at certain times be broken at one or more points to allow the extraction of the bottom ash and the continuation of the combustion process. This
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scrubbing is not only difficult and laborious but additionally slow; moreover, it destroys the order of the fuel bed and causes cold air to enter the hearth and fuel losses.
Of course, combustion also forms ash, or even exclusively ash if, at operating temperature, the fuel does not produce bottom ash, the removal of which, although less laborious than that of bottom ash, does not involve any less notable difficulties, and also causes re-entry of cold air and loss of time and fuel.
The object of the invention is above all to avoid these drawbacks by carrying out an automatic, periodic or continuous cleaning of the bottom ash and / or the ashes of the hearth, in such a way that the bottom ash cannot develop or the ashes cannot develop. 'accumulate to the point of interfering with combustion, thus maintaining the fireplace in a condition capable of providing a high and regular combustion efficiency.
For this purpose it consists, mainly, in providing a rable or mobile scraper conditioned to sweep a surface disposed below the zûnes where the bottom ash tend to form and, or on which they can come to rest if they are dislodged. of or, zones their zone / of formation and, or on which the ashes of the combustion tend to accumulate, the movement of the said squeegee or scraper bringing the clinkers and / or the ashes in a clearance space or an enclosure evacuation, and said squeegee or scraper being put into action either continuously in accordance with the operation of the fireplace, or intermittently or periodically in relation to the thermal variations of certain organs or parts of the fireplace and, or residues discharged from it.
It also consists in establishing the saddle or scraper in such a way that by its displacement it causes internal movements in the fuel bed in directions other than those of this displacement, in particular movements of direction generally perpendicular, uu more or less, to that of its displacement, these movements having for main purpose, and for effect, to dislodge the mache- irons from their zone or zones of formation and, or to separate them from the
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surfaces on which they could be attached, allowing them to come to rest freely on the surface swept by the squeegee or scraper and their evacuation.
It also consists, where appropriate, in organizing the equipment and controlling the movements of the scraper or scraper, so as to stop the latter when a determined rate of filling of the cleaning space. clearance or enclosure for evacuating the clinker and ash is reached, the fuel supply to the fireplace may be simultaneously stopped.
If the enclosure which receives the slag and ashes evacuated consists of a movable member, the removal of this member from its normal position anyway stops the scrubbing and can order the stopping of the air introduction. combustion in the fireplace.
Still other characteristics and advantages of the invention will emerge from the more detailed description which follows of certain preferred embodiments of hearths with improved nozzles, given of course by way of example only and illustrated in a manner. more or less schematic by the accompanying drawings in which: FIG. 1 is an elevational view, partly in section, of a nozzle fireplace surrounded by the fuel bed; Figo 2 is a sectional plan, on a reduced scale, the section being taken substantially along 2-2 of fig 1; fig. 3 shows in plan a form of maple or scraper fig, 4 is an elevational view and sectioned substantially along 4-4 of fig 3; fig 5 shows in plan another form of rake or scraper fig b shown in a manner similar to FIG. 2, another realization;
fig. @ shows in elevation, partly in section, an embodiment in which the nozzle encircles the bed of fuel; fig. 8 shows a plan of two half-sections of a variant of a furnace with a fuel bed surrounded by the nozzle; fig. 9 shows, also in plan, another varrante.
In the embodiment of figs * 1 to 5, 1 designates a casing, preferably with a double wall and with water circulation, whose section
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is substantially circular, in which is housed a water-circulating nozzle 2, having in horizontal section also a circular shape, and an annular chamber 3, the inner periphery of which protrudes towards the axis of the hearth the periphery of the nozzle 2o.
This can receive various profiles in elevation, for example that shown in fig. 1, and comprises a conical upper surface 4, the angle of inclination of which is somewhat less than the natural slope angle of the fuel used, a cylindrical but preferably conical surface, 5, of opposite taper to that of the surface 4, and connecting by its large base to the periphery of this surface 4, the inclination of the surface 5 being generally very marked.
A surface 6, of any conformation, for example plane, forms the bottom of the nozzle. It is advisable to take care of the junctions of surfaces 4 and 5, and 5 and b, in order to prevent the bottom ash from sticking to it, and for this purpose, in welded construction, a slight protrusion of the surface 4 relative to the surface 5 and of the latter relative to the surface 6, as shown.
The water circulation in the nozzle 2 is ensured by a lower supply pipe 7, optionally provided with an adjustment member 8, and an upper outlet pipe 9, the pipe (being connected to a source of appropriate water supply, not shown.
If the casing 1 has water circulation, this circulation can be ensured separately, or it can be combined with the circulation of the nozzle. In the example, the circulation of the envelope 1 is separated and ensured by a lower inlet 10 and an upper outlet 11, both of which are connected to the space between the two walls of the envelope.
Sole 3 is subjected, but only partially, to cooling by circulation, as in 12, for the purpose which will be indicated below, this circulation being connected to that of casing 1 as shown in the figure, or well can be combined with that of nozzle 2.
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The lower part of the casing 1, below the sole 3, forms an enclosed space, in which is fitted an ashtray 13 which can be introduced and withdrawn by a door shown at 14, this ashtray being supported by supports, of which at least one is capable of yielding when the ashtray fills up with combustion residues evacuated from the hearth, and for example on the one hand on a fixed rail 15 and on the other hand by a rail 16 mounted on one or more tilting consoles 17 influenced by springs 18. The purpose of this assembly will emerge from what follows.
At the top of the casing 1 is mounted a fuel hopper 19, which is advantageously arranged so as to be able to adjust the thickness of the fuel layer on the surface 4 of the nozzle and therefore that of the nozzle. bed of fuel in the hearth, this arrangement consisting either in providing the lower part of the hopper proper with a cylindrical sleeve o, similar by providing means for raising and lowering said hopper, or, as shown, in a sleeve 20 sliding in the lower opening 21 of the hopper 19, and connected to a bracket 22 extended by a threaded rod 23 passing through a fixed cross member 24 and on which is engaged a nut 25 forming part of a crank 26 or a hand wheel.
A fan 27, actuated by a suitable motor source, not shown, is mounted so as to discharge into the ashtray space below the plinth 3; or else the outlet 28 for the gaseous products of combustion is connected to a vacuum of sufficient value, and for example connected to a duct equipped with a fan-aspirator, not shown. An inspection door can be provided at 29.
When a Gel hearth that has hitherto described is loaded with calibrated solid fuel, in particular small-caliber coal grains, this fuel flows by gravity from the hopper 19, through the sleeve 20, onto the surface 4 of the nozzle 2 and forms on the sole 3, between the nozzle 2 and the casing 1, a bed substantially such as 30.
If combustion air is made to arrive in this bed, either blown by the fan 27 or sucked from the space of the ashtray by the vacuum applied to the outlet 28,
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the fuel from bed 30 is ignited, forming around the nozzle 2 a ring of flames, with very good combustion efficiency, and is thus maintained for a relatively long period, the bed being reformed by flow from the reserve of the hopper 19 as the fuel is consumed in the fireplace.
'however, due to live combustion, the bed gradually becomes charged with ash, and more often, due to the high temperatures reached, bottom ash is formed on the paths of easier propagation of the air, and develop with relative rapidity, from the walls of the nozzle 2, in the general direction of the envelope 1 which surrounds it.
The activity of the combustion then decreases, and naturally the heating efficiency decreases, this stage being able to last more or less long but with, inevitably however, the obligation to stop the operation of the hearth to clear the bed of the masters and or ashes that charge it.
As these bottom ash and / or ashes form a continuous ring around the periphery of the nozzle, one realizes, already just by examining FIG. 1, for example, the difficulty, or even the impossibility of cleaning the hearth through an inspection door such as 29, or even through a series of similar doors.
To remedy this situation, according to the invention the procedure is as follows:
On the spole 3 is made to move in a continuous or intermittent manner, a squeegee or scraper 31, so that, on the one hand, it sweeps the surface of the spole spole, in particular a ring of the latter more or less close to its internal periphery, and on the other hand it causes internal movements in the fuel bed, these movements being effected in one or more directions other than that of the movement of the rake or scraper.
In this way the saddle or scraper pushes in front of it the ashes which have been deposited on room 3 in the sweeping area, and at the same time it dislodges the bottom ash from their place of formation, loosening them if necessary. surfaces to which they could adhere. In addition, the internal movements communicated
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the bed anyway allow the clinkers thus dislodged and / or detached to come to rest on the sole 3, so that they will also be pushed in front of it by the moving saddle or scraper.
If we then give, at least to the front edge of the squeegee or scraper, a shape suitable for bringing back towards the center the materials which it encounters, for example a certain inclination towards the interior, and the rear in the direction of the movement, the ashes and the slag found will be brought to the internal periphery of the room 3 and will pass from there into the clearance space or ashtray 13.
In Figures 3 to 5 we have shown some of the conformations that the rable or scraper can receive; according to fig 3, the front edge of the maple is inclined inwards and backwards, first by a certain amount and then more strongly; according to fig.
5 the inclination of the central part is less than that of the more external part. Fig, 4 shows that the upper surface of the squeegee or scraper rises .uis is lowered In these examples, the squeegee or scraper has received a symmetric shape, which allows it to be moved indiscriminately in one or the other direction, but it is understood that another arrangement could be adopted. In this respect, in some cases it may be advantageous to let the fuel bed fall sharply after gradual lifting. We realize that this can be obtained by only using the half-profile of the saddle or scraper shown in fig 4.
The saddle or scraper 31 is mounted on an arm 32, the connection being able to be ensured in any suitable manner, for example by simply engaging the saddle or scraper 31 on a pivot fixed to the arm 32, or else with the aid of a prisoner and a nut 33, as shown.
The arm 32 is driven circularly around the sole 3, using, for example, a pair of bevel gears 34 and 35, the pin 34 comprising a sleeve-shaped extension 36, mounted to rotate on the part. rising pipe 7 for supplying circulation water to the nozzle, an extension to which is fixed, the internal end of the arm 32, and the pinion 35 being integral with a shaft 37, journaled in the casing 1 , and can be rotated
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held by a suitable control, such as the electric motor 38, the speed reducer 39 and the pinion and chain coupling 40.
It has been said above that the rake or scraper 31 could be moved continuously or intermittently.
With regard to continuous displacement, it can be observed that if a fuel of regular characteristics is available, and if the quantity of heat demanded from the hearth is itself constant over time, in Because of the possibility of a permanent cleansing provided by the invention, the operation of the hearth acquires a degree of regularity such that it is possible to coordinate exactly the combustion and the displacement to communicate to the saddle or scraper in which the unit of time for / the home always remains in the same state of cleanliness. This is especially true for stoves of notable and high capacity.
In other cases, that is to say, if the characteristics of the fuel are liable to vary, or if the heat demand varies, preferably periodic scouring is used, which can be ensured d 'an automatic way, in particular one or the other of 3 ways below.
In an appropriate location on the sole, and in particular under it, preferably in the extent of the scrubbing zone, one or more lispositifs sensitive to temperature variations, illustrated in the example by the thermostat device 41, are fitted. , suitably connected, by connections not shown, in the circuit of the electric motor 38 and adjusted so as, within a determined temperature difference, to cause this motor to start and stop.
With this arrangement, when, as a result of the combustion, ash or clinker comes to charge the dirty 3, the temperature of the latter is lowered, causing a lowering of the temperature at the location of the thermostat 41, which, when the minimum temperature for which it is set is reached, closes the circuit of the motor 38. The rake or scraper 31 is thus started and moves away from the bottom 3 of, ash and bottom ash, in allowing warmer areas of the bed to come into contact with this sole.
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The resulting increase in floor temperature also raises the temperature when the thermostat is replaced, and when the maximum temperature for which it is set is reached, the said thermostat, while operating, the motor circuit, which stops the movement of the squeegee or scraper and the scrubbing, until further lowering of the temperature of the sole, and so on.
Instead of controlling the operation of the motor 38 essentially by the variations in the temperature of the hearth 3, this control could also be ensured by the radiation of the ash and bottom ash evacuated from the hearth. Such a control could be applied, for example, in the case where these ashes and slag are collected in an ashtray, as in the embodiment shown in fig. 1.
The thermostat 41 could then be placed in a location where it directly receives the heat radiation from these ashes and slag, such as the location it occupies in FIG. 1, which also meets the stated condition
In this case, when the ashes and slag brought into the ashtray cool, the resulting lowering of temperature at the location of the thermostat triggers the operation of the motor 38 and the movement of the rake or scraper. The hotter ashes and slag thereby brought into the ashtray raise the temperature at the location of the thermostat, which cuts off the engine circuit, and so on.
Yet another way of ensuring the automaticity of the scrubbing consists of subjecting the thermostat 41 to the heat radiation from the fireplace itself, by depositing it for example in the vicinity of the internal peripheral edge of the sole 3, but under it. so as to protect it from falling bottom ash and ash.
The zones of intense combustion are also those where, at the same time as descending, slag iron is formed in abundance, and the zone between the internal periphery of the hearth and the lower edge of the nozzle being a zone of very intense combustion, it will be understood that in the location indicated above, the thermostat 41 will be subjected to thermal variations in accordance with the clogging of the
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hearth, and which can be used in the manner indicated above to start and stop the engine 38 and the cleaning.
Of course, the above-mentioned manners could be combined with one another, and still provide others based on the principle of heating and cooling an organ or a fluid when the hearth is clean and, when 'it is clogged, to ensure automatic operation of the scrubbing.
Whether one proceeds in one way or the other, but especially if the thermostat 41 is influenced by the temperature variations of the soot 3, this sole is preferably established metallic, to ensure rapid temperature variations; However, it is advisable to limit the heating of this member, in order to avoid or limit its deformation, and it is for this purpose that the sole is at least partially cooled by circulation of water.
Likewise, since the movements of the squeegee or scraper can bring particles of the bed which are still combustible onto the floor, it is advantageous to arrange, near the internal edge of the room, a series of perforations 42 through which the combustion air can penetrate for perfecting the combustion of said particles and thus preventing the discharge of unburnt materials.
It has been said previously that the ashes and bottom ash were brought by the saddle or scraper 31 to the internal edge of the sole 3. From there these ashes and bottom ash can pass into a pit, from which they can be evacuated mechanically, continuously. or intermittently, using known means, such as, for example, a screw or other conveyor, arranged taking into account the mode of introduction of the combustion air into the hearth.
In small and medium-capacity fireplaces, in order to collect the ashes and slag, an ash container 13 is generally used, as in the example shown.
As the cleaning takes place automatically and no longer by periodic manual intervention, the consequences of forgetting or inattention, and the overflow of this container, as well as an evacuation of ash and slag should be avoided. of the fireplace while the bin
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- ashtray is removed from the fireplace for emptying -.
To this end, as has been pointed out previously, the ashtray 13 is mounted, at least on one side, on a support lb-17 influenced by an elastic member 18, in such a way that during filling. of the tank, the said support comes and goes, for the full tank, to open a contact 43 mounted in series, by connections not shown, in the circuit of the motor 38, thus interrupting the cleaning.
Simultaneously an optical or accustic signal, not shown, can be actuated to warn the attendant of the expected state of filling of the tank 130
In this state, and assuming that it is not remedied immediately, there is no disadvantage in allowing the operation of the fireplace to continue, it being able, as has been said above , operate for an extended period of time even when bottom ash is forming there, and under acceptable performance conditions. '
Normally, the signal being heard, or the attendant attentive to the stopping of the scrubbing, the tank 13 will be removed from the hearth, emptied of its contents, then put back in place.
Oven that this operation is carried out under good conditions, it is important that during its execution the scrubbing does not work and, in the case of blown heaters, that the fan 27 is stopped
For this purpose various means can be employed.
With regard to scrubbing, it is possible, for example, to arrange the contact 43 so that it can be locked in its open position, this locking being able to be made compulsory simply, for example, by allowing the removal of the. tray 13 through door 14 only when the movable support 16-17 is lowered to the maximum.
One could however also connect in series, in the circuit of the motor 38, an additional contact 44, formed for example by the rear end portion of the support 15 and the bearing rim 45 of the tank 13, so that the phase initial movement of the tray 13 to withdraw from the ashtray space cuts the current to motor 38, only correct replacement of said tray restoring the circuit of the cleaning control motor
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With regard to the fan 27, if it is electrically controlled as is most often the case, this control can be interrupted and re-established by opening and closing the contact 44, or by operating any other control device. contact capable of being actuated by one of the maneuvers required for removing the container 13,
as for example the opening of the door 140
It should be noted that the opening of this door automatically interrupts the action of the blower 27 on the firebox due to the opening of the ashtray, but like the operation of the fan Z (can cause ash projections when removing the tank 13, it is indicated to stop the blower, in particular in an automatic manner, during this operation, assuming that the fan 27 is mechanically controlled, it is possible to provide in its control a clutch, disabled. 'action, for example, by opening the door 14, graôe means in themselves common, which have not been representedo
If desired, the fuel supply could be stopped by bringing the sleeve 20 back into contact with the upper surface 4 of the nozzle 2 during the periods of stopping the scouring,
however, this stopping of the supply is not essential for the proper execution of the operations related to the stoppages of the scouring.
In the embodiment described above, the nozzle 2 is circular in plan, and the scouring device receives a circular movement.
This conformation of the nozzle and this arrangement of the scouring device are not, however, essential.
Thus, operation and results in all similar points can be obtained with an embodiment such as that of FIG. b, in which the nozzle 2 is of elongated shape, while the rake or scraper 31 is driven onto the sole 3 by a mechanism capable of accommodating the said conformation of the nozzle, and comprising, for example, a chain or a continuous cable 46, passing over chain wheels or pulleys 47, at least one of which is controlled in rotation. The other parts, members and arrangements may be similar to the waters described with reference to FIG. 1, but of course adapted to the general conformation, elongated, of the home.
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it is also obvious that the elongated shape of the nozzle and of the hearth is not limiting, and that any other shape could be adopted in plan, for example polygonal, such as more or less square, rectangular or other, provided that there is no incompatibility between this form and the described operation of the fireplace.
In fig 7, instead of the fuel bed surrounding the nozzle, it is the last glue which surrounds a fuel bed forming in plan a closed path, which in this embodiment has the form of a circular ring However, this ring could be lengthened to form an oval, an ellipse or the like.
With such an arrangement, all the devices described with reference to Fig. 1 can be used, except that the ashtray 13, could, if necessary, have to be made in several sections arranged contiguously around the periphery of the central opening of The hearth 3. One will also observe that the arrangement allows a boiler unit or other heat exchanger such as 51 to be housed in the central space internal to the fuel bed with a minimum of radiation loss. Similarly, the central space could be occupied by a fireplace according to figo 6.
Fig 8 shows an embodiment of the same type as Fig 7, the general plan shape of the fuel bed being polygonal and, in the example, substantially square, this configuration not being naturally limiting.
In such a case, as in fig. 6, the rake or scraper 31 will be driven by means suitable for said configuration, such as for example a chain or cable device, 46-47. Depending on the size of the hearth, several rakes or scrapers 31 can be provided *
Finally, in fig 9, the focal point shows in plan an open, particularly rectilinear, outline. Although this arrangement is not advantageous because of the air leaks which may occur at the free ends of the fireplace, it may be useful in certain cases of application.
In such an arrangement, the one-way movement of the rable or rachoir 31 can be preserved, and organized in the manner indicated for fig 6, or else replaced by a back and forth movement of this organ, from one end to the end. other of the household.
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Such a movement can be obtained, for example, by mounting the squeegee or scraper on an endless chain 46 passing over chain wheels 47, as in the case of pin 6, but by making the chain include two cleats 48, one of which may be part of the saddle or scraper or its mount, and by moving the chain 46 progressively by a ratchet device, the ratchet 49 of which is reversible and actuated by a crank device 50 driven in continuous rotation by the motor 38. Under these conditions, the pawl acts to move the chain in one direction until one of the tubs 48 hits it and reverses its direction of action,
and in the opposite direction until the other stopper 48 hits the pawl to reverse its no action again.
It suffices for the cleats to be suitably placed on the chain to obtain the desired displacement of the saddle or scraper.
The operation of this arrangement is also similar to that already described, except that a sheet or curtain of flame is obtained, which can be rectilinear or follow any pattern desirable or necessary for the application envisaged.
As has already been suggested, the invention is not limited to the embodiments or to the details of execution described or illustrated, but on the contrary it encompasses variants and equivalents.
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