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PERFECTIONNEMENTS APPORTES..AUX FOYERS A ÇOMBUSTiBIES SOiiDES AIIMENTES PAR'GRAVITE:, ET AUX: APP1\R.EII.S' TELLES 'QUE CHAUDIERES9 ,COMPQRTANT 'DE .TELS FOYERS.
L9in.vention est relative aux foyers à combustibles solides ali- mentés par gravité ainsi qu9aux appareils de chauffage, notamment les chaudiè- res comportant de tels foyers, et concerne plus spécialement, entre autres, dans ces foyers, 1-'élimination des cendres et mâchefers qui peuvent être for- més par les combustibles utilisés.
Il est connu en soi, dans les foyers du genre défini., à support de combustible perforé ou non perforé, de chercher à éliminer du foyer les cendres et, ou les mâchefers, par le déplacement, à un moment convenable de la période de combustion, d'un ou plusieurs organes formant poussoirs, éta-- Élis et actionnés de manière à balayer, en totalité ou en partie, Paire sur laquelle les cendres ou les mâchefers viennent se former ou se déposer.
Ainsi, il a été proposée dans des foyers alimentés par gravité à l'aide de combustible solide, en particulier de charbons de petit calibre, s9éboulant suivant leur talus naturel sur une sole continue non perforée, en
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entourant par au moins deux-de ses cotés contigus une tuyère d?amenée d9air primaire disposée au-dessus à quelque distance de cette sole, et qui est noyée dans le lit de combustible, d.l1écarter les cendres ou, et les mâchefers du dit lit, à l'aide d'un ou de poussairs actionnés pour se déplacer à travers le lit à partir d'une de ses extrémités.\) parallèlement à l'un des dits côtés contigus, en direction de la face en talus opposé du lit de combustible.
Dans une telle disposition, comme le combustible frais qui s'é- boule vient recouvrir par l'extérieur le lit chargé de cendres et de mâche-
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fers, lors des décrassages il y a tendance à 1gentrainement, avec les cendres et mâchefers expulsés, de particules au moins encore partiellement combusti-
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bles du lit, et il est généralement nécessaire de prévoir du coté où s'effec- tue l'évacuation une aire de dégagement, qu'il convient d?organiser de maniè- re à permettre la combustion,.dans la mesure du possible, des portions encore combustibles entrainées hors du lit avec les cendres et, ou mâchefers évacués.
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Il en résulte dune part des pertes en combustible, et d9autre part une complexité et un encombrement accru des appareils.
Suivant une autre proposition, la portion supérieure principale du lit de combustible repose, selon son talus naturel, sur un support horizon- tale et la portion inférieure de ce lit s'éboule en talus naturel en dessous dudit support tandis que de l'air primaire de combustion est amené de l'exté- rieur sur les deux dits talus.
Pour tenter d'éliminer les cendres et mâche- fers qui se forment dans la portion supérieure principale du lit, et ceux qui peuvent se trouver ou se former encore dans la portion inférieure du lit, le support est rendu mobile,, organise en poussoir, et déplacé dabord en ar- rière, vers l'extérieur des dits talus, puis en avant, vers l'intérieur du lit et en direction d'une sortie pourvue d'une entrée d'air secondaire destiné à assurer la combustion des imbrulés.
Dans une telle disposition, non seulement le passage des cendres et mâchefers de la portion supérieure principale dans la portion inférieure du lit est aléatoire, mais dans cette portion inférieure des cendres et des mâchefers forment écran pour Pair vis à vis des particules encore combusti- bles, et, de toute manière l'agencement est complexe et susceptible d9une mise hors service rapide.
L'invention a pour but surtout de remédier à ces inconvénients et pour objet des perfectionnements grâce auxquels un foyer du genre défini peut fonctionner convenablement., en particulier avec des combustibles de divers calibreset qui sont propres à permettre l'élimination des cendres et, ou des mâchefers formés avec un entraînement uniquement négligeable de portions encore combustibles du lit, tandis que les agencements sont simples et conduisent à des appareils d'encombrement réduit.
Conformément à 1-'invention., dans un foyer du genre défini on for- me, par gravité et éboulement, un lit de combustible délimité extérieurement par un talus naturel et l'on forme en dessous de ce lit, et alimenté par lui, un second lit de combustible également délimité par un talus naturel sur le- quel on fait arriver l'air primaire de combustion.
Dans ces conditions, les cendres et les mâchefers se forment prin- cipalement à et au voisinage de la surface libre du talus du lit de combusti- ble inférieur, tandis qu'à mesure que la combustion se poursuit tout le com- bustible du lit supérieur doit progressivement s'incorporer au lit inférieur en y amenant les cendres et mâchefers qui se sont formés dans le lit supérieur.
Pour écarter les cendres, ou, et les mâchefers du lit inférieur de combustibleon fait reposer ce lit sur un support avec lequel coopère un poussoir déplaçable en direction de la surface libre du talus de ce lit.
Le talus libre du lit inférieur peut être orienté dans une direction quelconque;- il est avantageux de 1?orienter à l'opposé du talus li- bre du lit de combustible supérieur.
Le support sur lequel repose le lit inférieur peut être sensible- ment horizontale ou bien il peut être incliné, en particulier en direction ascendante vers le talus libre de ce lit; il peut être plan ou courbe et, le cas échéant perforé.
Le poussoir peut être constitué d9une manière quelconque dèslors qu'il comporte une face terminale, tournée vers le lit, propre à agir sur une couche de hauteur convenable de ce lit, et de préférence une face supérieure propre à constituer un support temporaire pour la portion de lit supérieur qui surmonte le poussoir pendant ses mouvements d'avance et de recul.
De préférence, on donne au poussoir la conformation d'un piston avec la face terminale de ce piston établie en angle rentrant ou fortement incurvée.
Le support pour, et les organes définissant le lit supérieur peuvent être quelconques dès lors qu'ils permettent la formation de ce lit par gravité et éboulement, la communication de ce lit avec le lit inférieur
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et la formation du lit inférieur par gravité et éboulement; il est préférable toutefois de constituer le support pour le lit supérieur par une paroi incli- née, en particulier sensiblement suivant le talus naturel du combustible uti- lisé.
En outre, des moyens sont prévus pour modifier l'épaisseur du lit supérieur, notamment en relation avec le calibre ou dimensions du combustible utilisé.
L'invention comprend, outre les foyers présentant notamment les particularités ci-dessus définies, les appareils de chauffage, en particulier les chaudières, auxquels ces foyers sont associés et, pour que de toute maniè- re on puisse bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, elle sera décrite ci-après plus en détails conjointement à certains modes d'exécution préférés;, dans Inapplication de l'invention aux foyers de chaudières,, en ré- férence aux dessins annexés, qui montrent :
Figo 1 une vue en élévation et coupe d'une chaudière équipée d'un foyer avec élimination des cendres et mâchefers, selon l'invention; Figo 2 une vue analogue, partielle, d'une autre disposition;
Figs. 3 et 4 des vues de détail, respectivement en coupe longitu- dinale et de face, d'une forme de poussoir;
Fig. 5 une vue partielle en élévation et coupe, d'une variante de poussoir.
En référence aux dessins, et tout d'abord à la fig. 1, 1 désigne une enveloppe, qui est établie, au moins en partie, à double paroi, et dans laquelle circule Peau à chauffer, cette enveloppe étant équipée dans sa par- tie médiane d'une trémie 2 pour le combustible s'étendant sensiblement de Pavant à barrière de 1?enveloppe 1, et surmontant un corps conformé 3, dont la face supérieure est en double versant et 1-'inférieure est incurvée, ce corps 3 étant de préférence établi creux et à circulation, par raccordement de son espace interne à la double paroi de l'enveloppe 1.
Le corps 3 règne de la face antérieure à la face postérieure de !-enveloppe 1, et, en association avec une arrivée d9air sous pression, simplement figurée en 4, il forme une tuyère du genre de celles utilisées dans les foyers à air pulsé, notamment pour combustibles solides de petit calibre.
Le bord inférieur de la trémie 2 et la face supérieure du corps ou tuyère 3 délimitent des passages par lequels le combustible de la trémie peut s'ébouler par gravité en formant un lit 5 délimité par des talus naturels 5a et dans sa partie inférieure par la paroi interne de l'enveloppe 1, et dont la dimension E est avantageusement rendue ajustableo
A cet effet, on fait comprendre à la trémie 2 une partie interne mobile 2a dont la position est réglable en hauteur et obtenue par exemple à l'aide de plaques pourvues de perforations 2b convenablement espacées et éta- gées et suspendues par celles-ci sur des broches 2c faisant intérieurement saillie dans la trémie 2.
Avantageusement, dans des buts qui seront indiqués plus avant, la partie interne mobile 2a laisse subsister entre elle-même et le corps de la trémie des passages 2d, et une communication de section réglable 2e est prévue entre la partie supérieure de la trémie et l'atmosphère extérieure.
L'ensemble-trémie 2 et organe 3-surmonte la portion inférieure de l'enveloppe 1, qui constitue le cendrier 6 de 1'appareil. A la partie su- périeure de ce cendrier 6, et de part et diantre de l'organe 3, sont montés des supports 7 s'étendant sur toute la longueur interne de 1-'enveloppe 1 en dessous des passages 5b et vers le plan vertical médian du foyer,, jusqu'à une distance des bords latéraux de l'organe 3 qui est prévue pour que tous les combustibles solides de la gamme des calibres utilisés puissent se repo- ser sur les supports 7 en formant en 8 leur talus naturel. De toute façon, un espace libre suffisant est conservé entre les extrémités internes des dits supports 7.
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Les supports 7 sont de préférence montés flottants, en les appuyant simplement tout en leur permettant de basculer quelque peu sur des barres de support 7a fixées à l'enveloppe 1, grâce à des liaisons à jeu telles que 7b avec d'autres barres de support analogues 7c.
En correspondance., ou sensiblement en correspondance des surfaces supérieures des supports 7 sont disposés des organes poussoirs 9, régnant sur toute la longueur de 1?enveloppe 1, avantageusement constitués à la manière de pistons, et montés de façon à se mouvoir très librement dans 'leurs logements 10, qui peuvent, comme représenté, être formés par des consoles 12 fixées à l'enveloppe 1 près de la face avant et de la face arrière et éventuellement dans des emplacements intermédiaires de ses'parois latérales.
Aux pistons 9 sont associés des mécanismes de manoeuvre propres à leur communiquer des mouvements d'avance et de recul, de tels mécanismes étant par exemple constitués par des biellettes 13 solidaires en rotation d'un arbre 14 tourillonné dans l'enveloppe 1, et engagées par des fentes 15 sur des axes 16 montés dans les pistons 9, ou un dispositif équivalent, l'arbre 14 recevant, à l'extérieur de l'enveloppe 1, un levier de manoeuvre 17.
Lors- que, comme cest le cas dans l'exemple illustré,des pistons 9 sont montés des deux côtés du foyer, les mécanismes de manoeuvre des pistons respectifs sont de préférence accouplésg par exemple par une commande par leviers 18 et bielle 19, associée aux arbres 14 de manière que les pistons 9 se meuvent à l'unissono
Bien qu'en principe, le développement en hauteur des pistons 9 puisse être quelconque, il convient de l'harmoniser à 19étendue des talus 8, soit à la distance e. laquelle est dictée par la puissance calorifique à dé- velopper suivant des facteurs déterminants connus.
En donnant aux poussoirs- pistons 9 un développement en hauteur en relation avec la distance e on obtient qu'avec un déplacement relativement réduit, le resserrement de la masse com- bustible déjà en partie cendreuse se trouvant devant les pistons devient ra- pidement suffisant pour agir sur les cendres et mâchefers avoisinant les sur- faces libres des talus 8 et expulser ces cendres et mâchefers du lit en les amenant au delà des bords internes des supports 7.
En principe également, la face interne des poussoirs - pistons 9 peut recevoir une conformation quelconque, par exemple normale à la direc= tion de déplacement ; a constaté qu'il est avantageux pourtant de lui donner une conformation en angle rentrant ou une incurvation analogue, ce qui amélio- re le resserrement susdite et facilite l'expulsion des mâchefers cohérents lorsque le combustible utilisé en produit, ainsi que la retenue de la portion supérieure du lit de combustible et le mouvement des poussoirs - pistons lors des déplacements en avant de ceux-ci.
Dans cet ordre d'idées, les pistons-poussoirs peuvent même être munis d'une portion ou patte nettement saillante vers 1}) avant à leur bord an- térieur et supérieur; en outre, comme le montrent les figures 3 et 4}) ils peu- vent être pourvus, à leurs extrémités, de membranes ou joues 91 propres à agir sur des prolongements en ailes des mâchefers, qui peuvent se former aux deux extrémités du foyer.
Pour compléter l'appareil le cendrier 6 est muni de portes 20, qui peuvent servir non seulement à la vidange du cendrier mais également comme régulateurs de pression lorsque le foyer est alimenté en air de com- bustion soufflé. Elles sont dans ce cas établies à la manière de clapets s'ouvrant vers l'extérieur.
21 désigne des départs des flammes vers la cheminée.9 et 22 un couvercle de fermeture de la trémie 2.
La disposition décrite fonctionne comme suit :
Du combustible solide de calibre quelconque mais sensiblement uniforme étant chargé dans la trémie 2 après que la partie mobile 2a en a été convenablement ajustée pour le combustible choisie ce combustible vient en s'éboulant par gravité former les lits 5, puis, par les passages 5b, les
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lits inférieurs et talus 8.
Le foyer étant mis à feu, de Pair de combustion sous pression est admis par 4 et place sous pression le cendrier 6, dont les portes 20 formant clapets ont été convenablement ajustées pour la pression considérée ; de la il pénètre dans les talus 8 où une combustion plus ou moins intense se produit et se propage, les lits inférieurs puis les lits supérieurs entrant progressivement en ignition et les flammes s'élevant des talus 5a. des lits 5 dans les chambres attenantes et passant finalement aux départs21 vers la cheminée,,
L'appel de celle-ci peut) par les canaux ou passages 2d, amener de Pair secondaire de combustion aux talus 5a des dits lits 5 et en même temps maintenir la trémie en dépression.
La combustion se poursuivant, des cendres et éventuellement des mâchefers se forment principalement aux et dans le voisinage immédiat des ta- lus 8 et progressivement d'une manière moins marquée en s'éloignant de ceux-ci., les lits se tassant et, des portions des lits supérieurs gagnant à mesure les lits inférieurs reposant sur les supports 7 tandis qu'en même temps les lits supérieurs sont alimentés en combustible frais par la réserve de la trémie.
Le processus de cette combustion continue Jusqu'au moment où l'ac- cumulation des cendres, et, ou l'importance des mâchefers en détermine le ra- lentissement, rendant le décrassage nécessaire. Le levier 17 est alors manoeu= vré pour déterminer l'avance des poussoirs-pistons 9 qui resserrent et pous- sent devant eux les portions adjacentes des lits, Inaction se propageant de proche en proche et amenant au delà des bords des supports 7 les cendres et, ou les mâchefers des et avoisinant les talus 8.
En même temps ces talus sont reformés par le combustible qui occupait les portions éloignées des supports 7 et que les poussoirs-pistons 9 ont poussé devant eux dans leur mouvement d'avance, plus les apports éventuels en provenance des lits supérieurs, le tout étant en ignition et apte à permettre à la combustion de se poursuivre.
Au retour des pistons à leurs positions de départ, les vides lais- sés devant eux sont comblés par des portions de combustible s'éboulant des lits supérieurs, lesquels sont reformés à leur tour à l'aide de combustible en provenance de la trémie.
On a supposé que le foyer décrit fonctionnait à l'aide d'air de combustion soufflé, et l'on comprendra que ce fonctionnement ne serait pas modifié si l'air de combustion était amené dans le foyer soit par tirage na- turel soit par tirage induit.
En pareil cas toutefois, les portes 20 au lieu de servir de cla- pets de refoulement, seront normalement entrouvertes dans la mesure voulue, ou organisées en clapets d'aspiration.
Dans la disposition décrite, et le fonctionnement à vent soufflée les supports 7 sont constitués par des organes non perforés. Dans le fonction- nement en tirage naturel,, ou induite ces supports peuvent être constitués par des organes ajourés, en particulier si le combustible est susceptible de former principalement des cendres.
Dans ce cas, à 19avance des poussoirs-pis- tons, une partie de ces cendres peuvent déjà traverser ces organes ajourés, ce qui dans une certaine mesure facilite le décrassage
Il rentre naturellement dans les limites de 1?inventions d'orga- niser les supports 7 pour qu'ils puissent à volonté former des organes non perforés ou des organes ajpurés en constituant chacun d'eux par deux éléments perforés superposés, et coulissant pour recouvrir ou découvrir leurs perfora= tions réciproques. ' Egalement,, dans la disposition décrite,, les supports 7 étaient horizontaux ou à peu près.
On peut, et avec avantage, monter ces supports inclinés et c'est ce qui a été représenté fige 2, dans laquelle on reconnait les éléments essentiels de la figure 1, sauf que l'organe 3 est constitué par une portion de surface inclinée terminée inférieurement par un organe à cir- culation 3 raccordé à 1?enveloppe en double paroi 1 de la chaudière. 23 dé- signe centrée d'air primaire principale, à laquelle peut être raccordé un ventilateur, non représenté.
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Le support 7 est incliné et le poussoir-piston 9 est monté pour se déplacer suivant l'inclinaison du support. On observera que dans ces con- ditions, pour une même étendue utile du support, et une même course du pous- soir-piston, 1-'espace occupé en direction avant-arrière du foyer est notable- ment réduits, ce qui réduit également l'encombrement densemble de la chaudiè- re.
Un autre avantage de la position inclinée du support 7 est que le combustible qui, pendant 1?avance du poussoir-piston, peut descendre du lit supérieur, a une moindre tendance à s'ébouler en direction de 1 a extrémité de décharge du support 7 et donc d'être éliminé avec les cendres et mâche- fers évacués.
Le fonctionnement est le même que dans le cas de la fig. 1 sauf que l'air secondaire amené au talus 5 au lieu d'être introduit de l'extérieur dans la trémie, provient da cendrier 6 en passant entre la paroi 3 et un prolongement 3b de celle=ci et la paroi interne de 1-'enveloppe 1. En rappro- chant ou écartant le prolongement 3b de la paroi voisine de l'enveloppe, par exemple à l'aide d'une attache réglable 3c, on pourra régler à volonté la quantité d'air secondaire amenée au talus 5a remarquant que cet air balaye en passant 1-'espace surmontant le combustible dans la trémie 2.
Dans les dispositions décrites, les supports 7 sont planso On pourrait bien entendu les exécuter sous forme d'organes courbés, comme il est montré dans la fig. 5, une telle disposition retenant dans une mesure notable les avantages du support incliné de la fige 2, en évitant, au moins en partie, l'accroissement de puissance nécessité par la manoeuvre d'avance d'un poussoir- piston incliné.
Bien que 1?on se soit borné à la description plus détaillée de certaines réalisations seulement, il est bien entendu que 1.9 invention n'y est pas limitée, mais qu'elle englobe les modifications et les variantes, ainsi que les équivalents.
C'est ainsi, par exemple, que le fonctionnement pourrait être ren- du automatique, en munissant le foyer ou la chaudière d9un servo-moteur pro- pre à actionner le ou les poussoirs-pistons notamment par l'intermédiaire du levier 17 et organes associés, sous le contrôle d'un appareil sensible à la chaleur rayonnée par le foyer en particulier par le ou les talus 8, ou d'un thermostat associé au circuit d'eau de la chaudière.