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Système de chauffage et séchoir".
La présente demande a pour objet de préciser certaines carac- téristiques des dispositifs qui font l'objet du brevet principal.
Le but de l'invention est de résoudre le problème exposé ci- après :
Jusqu'à présent, la production de fluides gazeux chauds et particulièrement d'air chaud pour séchoirs, est obtenue principa- lement par les deux méthodes suivantes :
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1 Les gaz chauds d'un foyer sont envoyés dans des conduites métalliques et par conduction, chauffent le fluide gazeux circulant à l'extérieur des conduites.
2 Les gaz chauds d'un foyer chauffent d'abord une chaudière et la vapeur produite est envoyée dans des conduites métalliques qui chauffent ensuite le fluide gazeux circulant à l'extérieur des con- duites.
Ces deux procédés permettent d'atteindre le but visé, mais ont l'inconvénient d'exiger un matériel coûteux, notamment par l'em- ploi de nombreuses conduites métalliques, et aussi de présenter un rendement calorifique de l'ordre de 50% seulement. Il faut entendre par rendement calorifique la valeur du rapport de la chaleur commu- niquée à une quantité donnée de fluide à chauffer au produit du pou- voir calorifique du combustible par la quantité de combustible brû- lé à cette fin.
Ce rendement est seulement de l'ordre de 50% perce que les fumées qui s'échappent par la cheminée emportent une grande partie de la chaleur du combustible et qu'il y a des pertes dans le foyer, le cendrier et les appareils d'échange thermique.
Un autre moyen est cependant utilisé pour éviter ces pertes, et il consiste à mélanger la flamme même d'un combustible au fluide gazeux à chauffer, évitant ainsi radicalement toute perte de chaleur puisqu'il n'y a plus ni cheminée, ni conduites, et supprimant du mê- me coup la grosse dépense que constituent ces conduites.
Cependant, si ce système est employé pour des combustibles liquides ou gazeux, il l'est beaucoup moins pour des combustibles solides comme le charbon eu le bois, dès qu'il faut exiger l'absence de fumées, poussières ou imbrûlés dans le fluide gazeux chauffé, comme par exemple dans le séchage des produits alimentaires.
Or ces combustibles solides sont précisément les moins coû- teux et l'économie résultant de l'absence de pertes de chaleur ne
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serait pas compensée, comme c'est le cas pour les combustibles liquides ou gazeux,par un coût plus élevé-du combustible lui-même et la simplification aurait ainsi son plein effet.
L'invention qui va être décrite a précisément pour but de donner une solution simple, pout coûteuse et parfaite à ce problè- me.
Si l'on voulait employer un foyer ordinaire pour produire la flamme à mélanger au fluide gazeux à chauffer, il y aurait inévita- blement, au moins à certains moments, des fumées et imbrûlés et mê- me des entraînements de poussières.
On est ainsi amené à transformer le combustible solide en gaz dans un gazogène et à brûler ce gaz dans le fluide gazeux à chauf- fer.
Seulement les gazogènes habituels : 1 )ne sont pas parfaitement économiques, car le gaz est refroidi pour être épuré et débarrassé de ses poussières et a perdu de ce fait 20 à 30% de la chaleur du combustible.
2 )ne sont pas simples. Ils exigent en effet presque toujours : a) Un système avec moteur pour l'aspiration du gaz produit. b) Un épurateur de ce gaz, pour éliminer les imbrûlés et les poussières. c) Un dispositif d'étanchéité pour l'introduction du combus- tible, comme par exemple une trémie à double fermeture.
3 ) Ils comportent un danger d'empoisonnement par CO en cas d'ex- tinction de la flamme et un danger de rallumages explosifs.
L'objet de l'invention est précisément de réaliser un système de chauffage d'une simplicité remarquable, d'un coût minime, d'un fonctionnement parfait et d'un rendement élevé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple non limitatif, une réalisation de l'invention,différente de celle qui est représen- tée dans le brevet principal.
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L'appareil peut être considéré comme un gazogène à combustible solide associé à une chambre de combustion du gaz formé, située im- médiatement dans le prolongementdu foyer du gazogène et une cour- te chambre où les gaz brûlés se mélangent à une partie du fluide gazeux à chauffer, pour s'échapper finalement dans l'enceinte con- tenant ce fluide gazeux.
On y trouve : la sortie des cendres 1 ; le cendrier 2 ; les ouvertures d'entrée d'air au foyer 3, le foyer 4 pour combustibles solides, un revêtement réfractaire 5, un réservoir à combustible 6, une ouverture de chargement de combustible 8, une cheminée d'al- lumage 9. L'ouverture 7 de la cheminée 9 permet le chargement du combustible par l'entrée 8. Deux ouvertures d'amenée d'air 10 et 11 sont prévues dans la chambre 12 : la première est disposée de ma- nière à diriger de l'air directement sur le combustible en C. Son rôle sera donné plus en détails ci-après. La seconde ouverture permet d'amener l'air destiné à brûler le gaz produit dans le ga- zogène. La combustion de ce gaz se produit dans la chambre 12. Les gaz de combustion entrent ensuite dans une chambre de mélange 15 percée d'un grand nombre de trous.
Ceux de la partie inférieure, désignés par 13, servent à l'introduction,par tirage naturel des gaz chauds, du fluide extérieur qui se mélange avec les gaz de com- bustion et ressort avec eux par les trous 14 de la partie supérieu- re. De ce fait, les parois de la chambre 15 seront portées à une température réduite, de même que le mélange sortant par les trous 14 ; cela évitera des dangers d'incendie et la détérioration des tôles de la chambre 15 par une température trop élevée.
Les gaz sortant par les trous 14 se mélangent ensuite au flui- de gazeux environnant l'enceinte D et le chauffent.
Grâce aux très larges sections prévues depuis les entrées d'air 3 jusqu'aux sorties des gaz 14, les pertes de charge sont faibles. Pour diminuer encore le volume d'air qui doit traverser
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le combustible et partant les pertes de charge, on a imaginé de brû- ler directement une partie du combustible en C par l'air envoyé dans la chambre de combustion 12 ou brûleur, directement sur la surface exposée C du combustible. Cet air est principalement celui qui en- tre par l'ouverture 10. Les cendres formées par cette combustion ne tardent pas à descendre vers B et A au fur et à mesure que la com- bustion se fait en avec production du gaz combustible. La zone A est donc une zone de combustion tandis que la zone B est une zone de réduction du gaz venant de A.
Par suite de la descente des cendres, les surfaces C sont tou- jours renouvelées par le combustible frais qui vient du réservoir
Grâce aux dispositions prévues, le tirage naturel de la colonne d'air chaud de 3 à 14 suffit pour assurer la circulation des gaz dans tout l'appareil.
D'où la simplification annoncée : suppression possible du tira- ge artificiel.
Afin d'augmenter la surface de combustion directe C, il est pos- sible de ménager un espace tout autour du combustible par exemple et d'y prévoir d'autres entrées d'air. Ainsi la proportion du combusti- ble brûlé directement en serait augmentée et pour le même tirage, un fonctionnement plus intense obtenu.
Pour que l'air entre à faible vitesse dans le brûleur, les ou- vertures doivent être larges et le débit d'air doit être réglé par un étranglement à une certaine distance des ouvertures, de sorte qu'il n'y ait pas de jet d'air soulevant la poussière du combustible.
Grâce à cette faible vitesse des gaz dans la chambre à large section 12 et à la large section du foyer, il n'y a pas de poussières entraînées. Donc il ne faut ni filtres, ni épurateurs, ni refroidis- sement des gaz avec perte de chaleur. On réalise ainsi une nouvelle économie et une autre simplification.
L'introduction de l'air de combustion dans la chambre 13 tout près de l'endroit où les gaz quittent le combustible incandescent,
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assure un allumage spontané et continu. D'où impossibilité d'extinc- tions, d'empoisonnement par CO ou de rallumages explosifs. On aug- mente ainsi la sécurité et l'on améliore le fonctionnement. La hau- teur d'élévation de la sortie des gaz en 14 sera environ celle de l'orifice de chargement 8, voire même un peu inférieure, et ceci de façon que le tirage des gaz de combustion depuis le foyer jusqu'à l'endroit de sortie 14 soit légèrement supérieur au tirage des gaz depuis le foyer jusqu'à la sortie 8 du réservoir à combustible.Cela peut être obtenu même si le point 14 est plus bas que le poids 8, car les gaz de combustion sont beaucoup plus chauds que l'air du ré- servoir à combustible.
Ceci aura pour effet que, lorsque l'on ouvre en 8 pour charger le combustible, il n'y a, à cet endroit, qu'une légère aspiration d'air, ce qui est sans inconvénient. Si 14 était nettement plus haut que 8, il y aurait une aspiration violente avec comme conséquences possibles : une combustion intense en C, d'où une augmentation de la température du fluide gazeux en D, un entrai- nement de cendres, éventuellement d'imbrûlés provenant d'un excès d'air refroidissant les flammes. Si au contraire 14 était situé trop bas, le tirage en 8 serait le plus fort, et au moment de charger,les gaz du foyer entreraient dans le réservoir et sortiraient par 8. La chaleur serait fortement diminuée dans l'enceinte D et il pourrait même y avoir aspiration par la chambre 15 du fluide gazeux à chauf- fer.
La position relative des ouvertures 8 et 14 donne un équilibre gazeux qui permet de supprimer les entrées de chargement à double fermeture, ce qui entraîne une nouvelle simplification, Mais ceci encore n'a été possible que grâce au très faible tirage nécessaire au fonctionnement de l'appareil, ce qui a permis de placer la sor- tie des gaz brûlés suffisamment bas.
Au moment de l'allumage du système de chauffage, la production de fumée est inévitable. Il est prévu deux systèmes pour dériver cette fumée.
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1 On ouvre la porte de chargement 8 ; en même temps, il est préférable de fermer la communication entre le foyer et la chambre de combustion 12 en glissant une tôle dans la fente désignée par 16 au dessin. Les fumées d'échappent alors par 8 dans la cheminée 9. L'ou- verture 7 peut même être fermée, pour que le tirage de la cheminée 9 s'ajoute et accélère la mise en marche normale, qui est obtenue dès que la zone B est incandescente. A ce moment, on retire la tôle glis- sée dans la fente 16 et on ferme en 8. Les gaz passent alors dans le brûleur 12 et la marche normale est obtenue instantanément.
2 Une cheminée spéciale non prévue dans l'appareil représenté sur le dessin, peut être placée entre le foyer et la sortie des gaz brûlés, en F par exemple et la vanne de fermeture du brûleur serait alors reculée au- delà de F. Cette cheminée servirait à l'échappement des fumées lors de l'allumage, avec fermeture de la vanne du brûleur, comme décrit dans le 1 .
Grâce à, ces dispositifs, aucune fumée ne se mélange au moment de l'allumage au fluide gazeux à chauffer. On arrive ainsi à un des résultats cherchés.
En cours de fonctionnement, il est loisible de prélever du gaz combustible à un endroit approprié en vue d'un autre usage, par exem- ple pour actionner un moteur à gaz.
L'intensité de marche de l'appareil est réglée par les ouvertu- res 3, 10 et 11 et il est possible de prévoir un dispositif liant sui- vant une certaine loi, les débits de ces ouvertures.
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Heating system and dryer ".
The object of the present application is to specify certain characteristics of the devices which are the subject of the main patent.
The aim of the invention is to solve the problem set out below:
Until now, the production of hot gaseous fluids, and particularly hot air for dryers, has been obtained mainly by the following two methods:
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1 The hot gases from a fireplace are sent through metal pipes and by conduction heat the gaseous fluid circulating outside the pipes.
2 The hot gases from a fireplace first heat a boiler and the steam produced is sent through metal pipes which then heat the gaseous fluid circulating outside the pipes.
These two methods make it possible to achieve the intended goal, but have the drawback of requiring expensive equipment, in particular by the use of numerous metal pipes, and also of having a calorific efficiency of the order of only 50%. . By calorific efficiency is meant the value of the ratio of the heat imparted to a given quantity of fluid to be heated to the product of the calorific power of the fuel and the quantity of fuel burnt for this purpose.
This efficiency is only of the order of 50% because the fumes which escape through the chimney carry away a large part of the heat of the fuel and that there are losses in the hearth, the ashtray and the appliances. heat exchange.
Another means is however used to avoid these losses, and it consists in mixing the very flame of a fuel with the gaseous fluid to be heated, thus radically avoiding any loss of heat since there is no longer any chimney or pipes, and at the same time eliminating the great expense that these conduits constitute.
However, if this system is used for liquid or gaseous fuels, it is much less so for solid fuels such as charcoal or wood, as soon as the absence of smoke, dust or unburnt material in the gaseous fluid must be required. heated, for example in the drying of food products.
However, these solid fuels are precisely the least expensive and the savings resulting from the absence of heat loss do not
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would not be offset, as is the case with liquid or gaseous fuels, by a higher cost of the fuel itself and the simplification would thus have its full effect.
The object of the invention which will be described is precisely to provide a simple, costly and perfect solution to this problem.
If one wanted to employ an ordinary hearth to produce the flame to be mixed with the gaseous fluid to be heated, there would inevitably, at least at certain times, smoke and unburnt gases and even dust entrainments.
It is thus necessary to transform the solid fuel into gas in a gasifier and to burn this gas in the gaseous fluid to be heated.
Only the usual gasifiers: 1) are not perfectly economical, because the gas is cooled to be purified and free of its dust and therefore has lost 20 to 30% of the heat of the fuel.
2) are not simple. They almost always require: a) A system with motor for the suction of the gas produced. b) A purifier of this gas, to remove unburnt particles and dust. c) A sealing device for the introduction of fuel, such as a hopper with double closure.
3) They present a danger of CO poisoning if the flame goes out and a danger of explosive re-ignitions.
The object of the invention is precisely to provide a heating system of remarkable simplicity, minimal cost, perfect operation and high efficiency.
The appended drawing represents, by way of nonlimiting example, an embodiment of the invention, different from that which is represented in the main patent.
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The device can be considered as a solid fuel gasifier associated with a combustion chamber of the gas formed, located immediately in the extension of the gasifier hearth and a short chamber where the burnt gases mix with part of the gaseous fluid. to be heated, in order to finally escape into the enclosure containing this gaseous fluid.
We find there: the exit of ashes 1; the ashtray 2; the air inlet openings to the fireplace 3, the fireplace 4 for solid fuels, a refractory lining 5, a fuel tank 6, a fuel loading opening 8, an ignition chimney 9. The opening 7 of the chimney 9 allows the fuel to be loaded through the inlet 8. Two air supply openings 10 and 11 are provided in the chamber 12: the first is arranged so as to direct air directly onto the chamber. fuel in C. Its role will be given in more detail below. The second opening makes it possible to bring in the air intended to burn the gas produced in the gasifier. The combustion of this gas takes place in the chamber 12. The combustion gases then enter a mixing chamber 15 pierced with a large number of holes.
Those of the lower part, designated by 13, serve for the introduction, by natural draft of the hot gases, of the external fluid which mixes with the combustion gases and leaves with them through the holes 14 of the upper part. . As a result, the walls of the chamber 15 will be brought to a reduced temperature, as will the mixture exiting through the holes 14; this will avoid the danger of fire and the deterioration of the sheets of the chamber 15 by too high a temperature.
The gases leaving through holes 14 then mix with the gaseous fluid surrounding enclosure D and heat it.
Thanks to the very wide sections provided from the air inlets 3 to the gas outlets 14, the pressure drops are low. To further reduce the volume of air that must pass through
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the fuel and hence the pressure drops, it has been imagined to directly burn a part of the fuel at C by the air sent into the combustion chamber 12 or burner, directly on the exposed surface C of the fuel. This air is mainly that which enters through opening 10. The ash formed by this combustion does not take long to descend towards B and A as the combustion takes place with the production of fuel gas. Zone A is therefore a combustion zone while zone B is a zone for reducing the gas coming from A.
As a result of the descent of the ashes, the surfaces C are always renewed by the fresh fuel which comes from the tank.
Thanks to the arrangements provided, the natural draft of the hot air column from 3 to 14 is sufficient to ensure the circulation of gases throughout the device.
Hence the announced simplification: possible elimination of artificial draft.
In order to increase the direct combustion surface C, it is possible to provide a space all around the fuel, for example, and to provide other air inlets there. Thus the proportion of fuel burnt directly would be increased and for the same draft, more intense operation obtained.
In order for the air to enter the burner at low speed, the openings must be wide and the air flow must be regulated by a throttle at a certain distance from the openings, so that there is no air jet lifting dust from the fuel.
Thanks to this low gas velocity in the large section chamber 12 and the large section of the hearth, there is no entrained dust. So no filters, no scrubbers, no gas cooling with heat loss are needed. This creates a new economy and a further simplification.
The introduction of combustion air into chamber 13 very close to where the gases leave the incandescent fuel,
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ensures spontaneous and continuous ignition. Hence the impossibility of extinguish- ings, CO poisoning or explosive re-ignitions. This increases safety and improves operation. The height of elevation of the gas outlet at 14 will be approximately that of the charging port 8, or even a little less, and this so that the draft of the combustion gases from the hearth to the outlet point 14 is slightly greater than the draft of the gases from the fireplace to the outlet 8 of the fuel tank This can be obtained even if point 14 is lower than the weight 8, since the combustion gases are much more hot than the air in the fuel tank.
This will have the effect that, when one opens at 8 to load the fuel, there is, at this point, only a slight suction of air, which is harmless. If 14 were clearly higher than 8, there would be a violent aspiration with as possible consequences: an intense combustion in C, from where an increase in the temperature of the gaseous fluid in D, an entrainment of ashes, possibly of unburnt from excess air cooling the flames. If, on the contrary, 14 were located too low, the draft at 8 would be the strongest, and when charging, the gases from the fireplace would enter the tank and exit through 8. The heat would be greatly reduced in chamber D and it could there is even suction through the chamber 15 of the gaseous fluid to be heated.
The relative position of the openings 8 and 14 gives a gas balance which makes it possible to eliminate the loading inlets with double closure, which leads to a further simplification, But this again was only possible thanks to the very low draft necessary for the operation of the 'appliance, which made it possible to place the outlet of the burnt gases sufficiently low.
When the heating system is ignited, the production of smoke is inevitable. Two systems are planned to derive this smoke.
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1 We open the loading door 8; at the same time, it is preferable to close the communication between the hearth and the combustion chamber 12 by sliding a sheet into the slot designated by 16 in the drawing. The smoke then escapes through 8 into the chimney 9. The opening 7 can even be closed, so that the draft of the chimney 9 is added and accelerates the normal start-up, which is obtained as soon as the zone B is incandescent. At this moment, the sheet slipped into the slot 16 is withdrawn and closed at 8. The gases then pass into the burner 12 and normal operation is obtained instantaneously.
2 A special chimney, not provided for in the appliance shown in the drawing, can be placed between the hearth and the burnt gas outlet, at F for example, and the burner closing valve would then be moved back beyond F. This chimney would serve to escape the fumes during ignition, with closing of the burner valve, as described in 1.
Thanks to these devices, no smoke is mixed at the time of ignition with the gaseous fluid to be heated. We thus arrive at one of the desired results.
During operation, it is possible to take fuel gas from a suitable place for another use, for example to operate a gas engine.
The operating intensity of the apparatus is regulated by the openings 3, 10 and 11 and it is possible to provide a device which binds the flow rates of these openings according to a certain law.