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CHAUDIERE A FOYER POUR TOUS COMBUSTIBLES'SOLIDES.
Les chaudières et foyers automatiques à charbon, pour chauffage central, actuellement sur le marché, se divisent en deux catégories, et cha- cune d'elles ne peut utiliser qu'une espèce de charbon, soit du combustible maigre non agglutinant, soit du combustible gras agglutinant.
L'approvisionnement en charbon d'une catégorie déterminée n'é- tant pas toujours assuré de façon régulière, les usagers rencontrent de gros- ses difficultés pour obtenir le combustible qui convient aux foyers qu'ils possèdent.
Ils sont ainsi conduits à utiliser des combustibles qui ne con- viennent pas à leur chaudière, ce qui peut fonner lieu à des accidents - et, de toute façon, à un très mauvais rendement - ou à payer trop cher un combus- tible convenable, mais rare.
Ia présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle concerne une chaudière à foyer intérieur, caractérisée par ce que le foyer comporte une sole plane au-dessus'de laquelle est disposée une gaine d'amenée de combustible, ménageant à sa base, au-dessus de cette sole, une fente du côté de l'extérieur pour l'amenée de l'air de combustion, et, du côté de l'intérieur, une fente pour l'écoulement des gaz de combustion et l'évacuation des mâchefers, ce qui permet de dégager les mâchefers par glis- sement sur cette sole.
Suivant une caractéristique de l'invention, la gaine d'amenée du combustible comporte des moyens mécaniques pour casser le coke qui se forme à la base de cette gaine au-dessus de la masse en ignition.
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Suivant une autre caractéristique de l'invention, des poussoirs glissant sur la sole, suivant un mouvement alternatif,poussent le mâchefer qui se forme sur cette sole dans un cendrier disposé en contre-bas et à la suite de cette sole.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le foyer com- porte au-dessus du cendrier et de la partie interne de la sole, une chambre de combustion,communiquant avec la gaîne par laquelle s'écoule le mâchefer sur la sole.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, la chaudière com- porte un corps cylindrique horizontal, contenant un faisceau longitudinal de tubes de fumée, la sole, le cendrier, la voûte de la chambre de combustion, et la gaine de descente de combustible étant disposés parallèlement à la di- rection des tubes de fumée du faisceau.
L'invention s'étend également à une chaudière caractérisée par ce qu'elle comporte un'ventilateur aspirant les gaz de combustion sortant du faisceau de tubes de fumée pour les évacuer dans une cheminée, ce qui permet de vaincre les résistances du circuit parcouru par ces gaz.
Suivant une caractéristique de l'invention, un by-pass fait communiquer directement le collecteur transversal situé à l'entrée du faisceau de tubes de fumée, avec l'entrée du ventilateur-aspirateur, ce qui permet, en mettant ainsi hors-circuit le faisceau de tubes de fumée, de réduire les pertes de charges du circuit des gaz de combustion, lorsqu'on fait fonctionner le foyer à allure réduite, par tirage naturel, à travers le ventilateur aspi- rateur arrêté.
L'invention concerne également une chaudière à foyer intérieur dont le foyer comporte, une sole plane, au-dessus de laquelle est disposée une gaine d'amenée de combustible ménageant à sa base, au-dessus de cette sole, une fente du côté de l'extérieur pour l'amenée de l'air de combustion, et une fente du côté de l'intérieur pour l'écoulement des gaz de combustion et l'évacuation des mâchefers, chaudière caractérisée par ce que la sole plane est percée d'orifices pour l'amenée d'un appoint d'air de combustion, ce qui permet notamment de réaliser une combustion, plus complète.
Suivant une caractéristique de l'invention, les orifices ménagés dans la sole sontrepartis en bandes de direction parallèle à celle des fentes ménagées à la base 'le la gaine d'amenée du combustible, chaque bande d'orifi- ces étant alimentée'¯en air par un conduit fixé sous la sole.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la sole com- porte deux bandes d'orifices, l'une disposée sous la gaine de descente de comnbustible et introduisant de l'air primaire de combustion, l'autre disposée après la sortie de la fente séparant la gaine de descente de combustible de la chambre de combustion' pour l'introduction de l'air secondaire à travers la couche de scories.
La présente invention concerne également une chaudière à foyer intérieur, caractérisée par ce que la chambre de combustion communique avec un faisceau tubulaire constitué par des plans de tubes de fumée rectilignes réunis en zig-zag par des collecteurs transversaux.
Suivant une caractéristique de l'invention, le collecteur in- férieur du premier plan de tubes communique avec la chambre de combustion par un conduit de faible longueur et de section réduite, ce qui permet de créer un brassage des gaz favorable à la combustion complète.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les plans de tubes présentent une longueur croissante, ce qui permet de disposer tous les collecteurs supérieurs au même niveau, les collecteurs inférieurs étant dis-
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posés suivant un plan incliné sensiblement parallèle à la paroi inclinée de la chambre de combustion.
Ia présente invention concerne également une chaudière à foyer intérieur, caractérisée parce que la chambre de combustion comporte un écran contre lequel viennent frapper les particules de combustibles entraînées par le courant de gaz passant par la fente séparant la gaine de descente de com- bustible de la chambre de combustion, ce qui permet de récupérer et de brûler ces particules.
Suivant-une caractéristique de l'invention, l'écran est consti- tué par un caisson plat dans lequel circule l'eau de la chaudière, ce qui permet à cet écran de supporter les températures élevées auxquelles il est soumis.
Suivant unsautre caractéristique de la invention, le caisson formant écran communiqua avec le corps de la chaudière au moyen de tubes ver- ticaux permettant une circulation rapide de l'eau sur toute la longueur de ce caisson, ce qui évite le dégagement de vapeur dans ce caisson.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, le dispositif de commande de va et vient des poussoirs est constitué par un levier articulé attelé par bielle et manivelle à un arbre longitudinal sur lequel sont calées des manivelles réliées aux poussoirs par des bielles.
La présente invention s'étend aussi à une forme simplifiée du dispositif de commande des vilebrequins d'entraînement des poussoirs et tiges casse coke de la chaudière, caractérisée par un coupleur centrifuge à poudre ou grains, interposé entre le moteur d'entraînement'et l'arbre entraîné, ce qui permet, par suite de la faible durée de rotation du moteur, de maintenir un glissement important entre l'arbre du moteur et l'arbre entraîné et de réa- liser, sans réducteur à engrenages, une vitesse réduite pour cet arbre entraî- ne.
La présente invention s'étend également à un procédé de réglage de la combustion, caractérisé en ce que l'on commande le ventilateur d'aspi- ration des fumées en fonction de la température de l'eau de la chaudière ou de la pression de la vapeur dans cette chaudière et que l'on commande la ca- dence des évacuations de scories par le mouvement aller et retour des poussoirs en fonction du temps de marche du ventilateur d'aspiration des fumées.
Suivant une caractéristique de l'invention, la commande du dis- positif casse coke est produite en dehors des périodes de fonctionnement des poussoirs, ce qui permet d'éviter toute rencontre des tiges de casse coke avec les poussoirs.
Suivant une caractéristique de l'invention, les tiges casse coke, lors de leur course descendante, arrivent près de la sole,.ce qui permet de casser le coke qui pourrait se réformer dans le voisinage de cette sole.
Suivant une autre caractéristique de l'invention le casse coke est commandé aussitôt après le mouvement aller et retour des'poussoirs, ce qui permet de faire tomber du combustible dans l'espaoe libéré sur la sole par les poussoirs.
La présente invention s'étend également à une chaudière carac- térisée en ce que les moyens d'actionnement des poussoirs limitent leur cour- se aller, de manière à ce qu'ils ne s'engagent pas dans la fente séparant la gaine de descente de combustible de la chambre de combustion, ce qui permet d'éviter que le combustible frais découle dans la chambre de combustion en nuisant à la combustion.
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La présente invention s'étend aussi à une chaudière caractérisée par un pyrostat disposé sur le parcours des gaz brûlés et commandant la mise en marche du moteur du ventilateur aspirateur lorsque la température de ces gaz descend au-dessous d'une certaine valeur, ce qui permet d'éviter l'extinc- tion du foyer lorsqu'il fonctionne par tirage naturel.
L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après dé- crites et à leurs diverses combinaisons possibles.
Des chaudières conformes à l'invention sont représentées, à titre d'exemple, sur le dessin ci-joint, dans lequel :
Ia figure 1 est une vue en coupe transversale de la chaudière. la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la chaudière suivant la ligne 2-2 de la figure I.
La figure 3 est une vue en bout de cette chaudière. la figure 4 est une vue partielle, en plan, avec parties coupées montrant le mécanisme d'actionnement des poussoirs.
La figure 5 est une vue en coupe du clapet équilibré.
Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe verticale et horizon- tale d'une variante du casse-coke.
Les figures 8 et 9 sont des schémas explicatifs du fonctionne- ment du foyer. la figure 10 est une vue en coupe transversale verticale de la chaudière.
Ia. figure 11 est une vue latérale de la chaudière opposée aux poussoirs.
Ia, figure 12 est une vue en coupe horizontalB partielle de la chaudière suivant la ligne 12-12 de la figure 10.
La figure 13 est une vue de la façade avant de la chaudière.
Les figures 14 et 15 sont des vues en coupe et en plan 09-un conduit de soufflage d'air à travers la sole.
La figure 16 est une vue en coupe d'une ouïe d'aspiration.
Ia figure 17 est une vue en coupe montrant le fonctionnement du foyer.
La figure 18 est une vue d'un autre mode de réalisation du foyer en coupe suivant un plan parallèle à la direction de déplacement des poussoirs et montrant notamment un écran en coupe transversale suivant la ligne 18-18 de la figure?19.
La figure 19 est une vue en coupe longitudinale de l'écran, sui- vant la ligne 19-19 de la figure 18.
La. figure 20 est une vue partielle en plan de la chaudière et de son conduit de fumée.
La figure 21 est une vue en élévation du dispositif d'entraîne- ment.
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La figure 22 est une vue en coupe axiale du coupleur.
La figure 23 est une vue schématique des divers circuits élec-
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triques de 19installation. la chaudière représentée sur les figures de 1 à 20 comporte les éléments essentiels suivants :
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a) Uycorns c¯,rlind^iaue horizontal. reposant sur le massif de fondation par des goussets (2) et enveloppé d'un coffre parallélépipédique3
Ce corps cylindrique 1 est limite au bout par des plaques tu- bulaires 4, 5, dans lequelles sont fixées par dudgeonnage, soudure ou autres moyens, les extrémités ouvertes de tubes de fumée 6 parallèles à l'axe du corps cylindrique.
Les plaques tubulaires 4, 5 portent des boîtes de fumée 7 fer- nées par des couvercles amovibles 8 réunissant les-extrémités ouvertes d'un certain nombre de tubes de fumée, pour créer, dans le faisceau tubulaire, une circulation alternée des gaz chauds dans un sens, puis dans 1'.autre. ,
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b) Un fove¯r înêrieur 3. logé dans le corps cylindrique horizontal précédent et constitué par une enceinte métallique disposée au-dessus du faisceau tubulaire 6 et séten- dant, avec la même section, presque sur toute la longueur de ce corps cylin- drique 1.
Ce foyer présente une sole horizontale 10 débouchant extérieu- rement à travers la paroi cylindrique du corps 1 et raccordée à ce corps, une voûte 11 limitant la chambre-de combustion et disposée au-dessus de l'extré- mité interne de la sole 10 et un cendrier 13 raccordé à la voûte-21 par une paroi inclinée 12, et à la sole par une paroi verticale 14.
La voûte 11 du foyer se raccorde à une gaine verticale 15 d'a menée de combustible qui sera décrite plus loin, en ménageant au-dessus de la sole 10 une fente horizontale 16 (figures-1 et 2) .
Le foyer ci-dessus communique, à une de ses extrémitéspar un conduit transversal 17 de section réduite, avec une chambre longitudinale cylindrique 18 découchant hors du corps cylindrique @ et fermée par un tampen de visite 19. Dans cette chambre s'achève la combustion, dont les phases principales ont eu lieu dans le foyer.
La chambre longitudinale'cylindrique 18 communique, par son ex- trémité opposée à celle qui reçoit le conduit transversal 17, avec un collec- teur transversal 20 dans lequel débouchent les tubes 6 de la première série de tubes du faisceau tubulaire. Ce collecteur transversal présente un tampon. de visite extérieur 80.
Les gaz de combustion parcourent ainsi le faisceau de tubes de fumée alternativement dans un sens puis dans l'autre, en passant dans les boî- tes de fumée 7,8.
Ils sortent du faisceau par la boîte inférieure qui se prolonge en formant un conduit 21, raccordé à l'ouïe d'aspiration d'un ventilateur 22 entraîné par un moteur électrique 23, et refoulant les gaz de combustion dans une cheminée.
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Dans l'exenaple représenté, ce ventilateur et son moteur d' entrai- nement sont placés sur le coffre 3 de la chaudière.
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Le foyer 9 comporte enfin en bout et du côté opposéau conduit 17, une arrivée d'air secondaire 54 raccordée à un conduit 52 fermé en bout par un bouchon 53 percé d'un trou dont on peut régler l'orifice de passage au moyen d'une rondelle amovible. c) Un dispositif d'alimentation en combustible comportant une trémie 24 d'accumulation de combustible, présentant des plans inclinés parallèles à l'axe du corps cylindrique 1 et aboutissant à une gaî- ne vertical 15 débouchant à sa partie inférieure au-dessus de la sole 10 du foyer. La gaine verticale 15 présente une section horizontale croissant légèrement dans le sens de déplacement du combustible pour éviter le blocage des combustibles gonflant à réchauffement.
La. trémie 24 est fermée et comporte un tampon de remplissage 25 sur sa paroi supérieure. La gaine verticale d'alimentation 15 communique à sa partie inférieure, d'une part, avec le foyer 9, par 1'intermédiaire de la fente horizontale 16 et du côté opposé par une fente horizontale 27, de plus faible hauteur, avec une gaine d'arrivée d'air 26 à section transversale en forme de coin, et dont la partie inférieure est constituée par la sole 10.
Des trous calibrés 241 placés à la partie supérieure de la tré- mie-magasin de combustible, permettent une rentrée d'air dans cette trémie, par suite'de la dépression qui se transmet du foyer à cette trémie, Cet air balaie la masse de combustible et entraîne vers le foyer les produits gazeux de distillation, de manière que ces produits ne puissent pas remonter dans la trémie, lorsque le combustible en libère une quantité importante. Les trous sont calibrés de telle manière qu'en marche en veilleuse, le ventilateur aspirateur arrêtée, il ne puisse pas se produire un tirage de la trémie vers le foyer inversantaainsi le tirage naturel de la cheminée. d) Un dispositif casse-coke. disposé dans la trémie 24 et la gaîne 15.
Ce dispositif comporte un arbre longitudinal à vilebrequin 28 disposé horizontalement dans le plan vertical médian de la gaine 15 tourillon- nant dans des paliers 29 portés par la charpente 30 formant armature de la trémie 24. Cet arbre est entraîné 'en bout par un moteur électrique 31 par l'intermédiaire d'un réducteur, par exemple, à roue hélicoïdale et vis sans fin 32.
Dans les parties excentrées de l'arbre à vilebrequin sont arti- culées des bielles 33 attelées chacune à une tige verticale 34 coulissant verticalement dans des guides 35 portés par la gaine 15.
Chaque tige 34 peut être terminée à sa partie inférieure par une pointe (cas de la tige gauche de la figure 2) ou porter une barrette transversale 36 (cas de la 2ème tige de cette figure).
Les tiges 34 peuvent également être réunies, à leur partie inférieure, par une barre longitudinale 37 comportant des ailettes trans- versales 371 (figures 6 et 7). Les parois internes de la gaîne verticale 15 peuvent comporter en saillie des ergots 38 (figures 1, 2, 6 et 7) destinés à retenir le coke, de manière à ce qu'il soit brisé par les dispositifs pré- cédemment décrits dans leur mouvement descendant,.
Les moyens de poussée tels qu'ailettes 371 passent leur mouve- ment alternatif entre les ergots 38 de la gaine 15.
La charpente 30 supporte, dans la trémie 24, un toit 39 à deux pentes qui protège l'arbre à vilebrequin 28 et les bielles 33 du contact du
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charbon contenu dans cette trémie.
Dans le cas d'utilisation de combustibles maigres (anthracite, anthraciteux ou coke) le casse-coke pourrait être avantageusement arrête, au moyen d'un dispositif spécial de commande dispose sur le tableau élec- trique. e) Un dispositif de décrassage à poussoirs.
Ce dispositif comporte des poussoirs plats 40 glissant sur la partie de la sole du foyer formant paroi pour la gaine d'arrivée d'air 26.
Ces poussoirs 40 sont maintenus au contact de cette sole par des guides 41.
Ils sont attelés .par des bielles 42 à un arbre à vilebrequin 43 tourillonnant dans des paliers 44 portés par la charpente 47 du coffre 3 de la chaudière.
Cet arbre à vilebrequin 43 est entraîné à une extrémité par un moteur électrique 45, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 46.
Cet arbre à vilebrequin 43 est entraîné à une extrémité par un moteur électrique 45, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 46.
Une porte 54, ménagée dans le coffre 2, permet 1'accès aux pous- soirs 40 et à leurs bielles 42. f) Un dispositif de By-pass. permettant la marche de la chaudière avec la seule dépression de la cheminée.
Ce dispositif est constitué par un conduit de by-pass 81, reliant la chambre transversale cylindrique 20 au conduit 21 à son entrée dans le ven- tilateur 22.
Sur ce conduit de by-pass 81 est intercalé un clapet 48 à bat- tant 50 équilibré par un contre-poids 49 qui se maintient dans sa position d'ouverture (figure 5) lorsque les gaz s'écoulent à faible vitesse, un flux gazeux de vitesse notable étant susceptible d'amener le battant 50 de ce cla- pet contre un siège oblique 51 avec l'appoint du contre-poids 49, le battant (50) étant alors maintenu appliqué par le siège 51 par la différence des près- sions agissant sur ses deux faces. g) Fonctionnement
La chaudière ci-dessus décrite fonctionne de la façon suivante :
Le combustible de petit calibre est introduit et emmagasiné dans la trémie 24 par le tampon supérieur 25.
Au fur et à mesure de la combustion)ce combustible descend @ dans la gaîne 15 dont la forme légèrement évasée vers le bas permet d'éviter le blocage du combustible dans la gaine sous-l'effet de son gonflement.
Au débouché de la gaîne verticale 15, le combustible s'étale sur la sole 10 du foyer suivant deux talus d'éboulement T1, T2 (figure 8), l'une Tl s'écoulant par la fente 16 du côté du foyer 9, l'autre T2 par la fente 27 du côté de la gaine d'arrivée d'air 26.
Sous l'effet de la dépression créée dans le foyer 9 par l'aspi- ration du ventilateur 22, un courant d'air s'établit suivant les flèches F dans la gaîne 26 d'amenée d'air, et à travers la couche de combustible con- tenue entre les deux talus Tl et T2 qui entre ainsi en combustion.
Si le combustible est agglutinant, il se produit en C (figure 9), au-dessus de la couche inférieure en combustion, une couche de coke aggloméré
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qui formerait un bouchon dans la gaine 15 et empêcherait ainsi la descente du combustible jusqu'au foyer.
Dans la chaudière de l'invention, les tiges 34 du dispositif casse-coke, entrâinées dans un mouvement alternatif vertical, par leur attela- ge à l'arbre du vilebrequin 28, s'abaissent à intervalles réguliers et bri- sent le gâteau de coke formé en 0 (figure 8).
Les ergots 38 tenus en saillie dans cette gaine 15 retiennent ce gâteau par ses bords, de manière à ce que la tige 34 ne la pousse pas tout d'un bloc dans là couche en combustion. Ce gâteau, retenu sur les bords par les ergots 38, est défoncé par la tige 34 qui le casse ainsi en morceaux, en- traînés ensuite avec le combustible.
Les morceaux de coke ainsi formes achèvent leur combustion avec le reste de combustible sur la sole 10 du foyer.
Dans le cas d'utilisation de combustibles bitumeux, le coke qui se forme dans le voisinage le plus immédiat de la masse en ignition, supporte le combustible fondu en une masse pâteuse qui adhère à ce coke. Lors de la rupture de la couche de coke par le casse-coke, le charbon fondu est entraî- né avec ce coke et mis.en contact avec le combustible en ignition, ce qui fa- vorise le dégagement des matières volatiles et facilite la combustion.
Pour -se rendre dans le foyer (9) les gaz de distillation traver- sent la couche de combustible en ignition, ce qui a pour effet d'élever leur température et de modifier leur composition chimique, en les transformant de produits lourds en produits légers (cracking, ce qui facilite leur combustion.
Ce système de combustion est particulièrement intéressant dans le cas de combustible à haute teneur en matières volatiles, parce qu'il évite l'obligation d'avoir recours à des garnitures réfractaires pour permettre leur combustion rapide et complète.
Les orifices calibrés percés à la partie supérieure de la trémie- magasin de combustible, permettent, comme on l'a dit, l'entrée d'une quantité d'air suffisante pour éviter que les gaz de distillation remontent dans la trémie, particulièrement au moment de l'arrêt du ventilateur-aspirateur, il se produit ainsi un balayage permanent de la masse de combustible. la vitesse élevée du courant d'air à son passage dans la fente 27 de hauteur réduite, donne lieu au voisinage de cette fente, à une tempéra- ture élevée qui produit la fusion des cendres même peu fusibles et la forms- tion d'une couche de mâchefer M. Ce mâchefer en fusion tend à s'écouler vers le foyer 9 tandis que la partie de la couche qui reçoit l'arrivée d'air frais du côté de la gaine 26 a tendance à se solidifier par refroidissement.
Ce mâchefer envahirait le foyer s'il n'était évacué.
Dans ce but, les poussoirs 40 décrits plus haut, et entraînés par le vilebrequin 43 entrent en action à intervalles contrôlés (figure 9).
Ces poussoirs 40 avancent suivant la flèche FI, poussant le gâteau de mâ- chefer M formé devant la fente 27, qui, lui-même, pousse ceux formés précé- demment .
La plaque de mâchefer amollie par la température élevée du foyer se brise normalement sous son propre poids lorsqu'elle arrive en porte-à-faux en avant de la paroi verticale 14. Elle tombe alors dans le cendrier 13.
Si cette plaque trop homogène ne se brisait pas d'elle-même au-dessus de la paroi 14:, elle viendrait-- rencontrer la paroi inclinée 12 du foyer 9, elle glisserait contre cette paroi et se briserait pour tom- ber dans le cendrier 13 (figure 9).
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Lorsque les poussoirs 40 reviennent à leur position arrière, le combustible en ignition qui n'est plus supporté, remplit la partie dégagée sous l'effet de son poids et par l'action du casse-coke et,la fente 27 étant découverte, l'air de combustion pénètre à nouveau dans' le foyer.
En régime établi-, la combustion principale ou primaire se fait dans la partie de la couche voisine du talus T2 correspondant à la course des poussoirs 40, cette partie recevant du charbon frais après chaque retour en arrière de ces poussoirs. la partie de la couche voisine de la zône T1 com- porte une proportion importante de mâchefers non agglomérés traversée par les flammes.
L'air secondaire admis par l'ouverture 54 permet aux gaz encore combustibles ayant traversé la zône T1 d'achever leur combustion dans le foyer 9.
Les particules de combustibles non brûlées qui sont incluses dans les mâchefers divisés voisins de la zône T1, brûlent, soit au moyen de l'oxygène qui traverse ces mâchefers, soit par réduction de l'acide carboni- que en oxyde de carbone, ce qui permet de réduire au minimum la teneur en im- , brûlés des mâchefers poussés dans le cendrier 13.
Cette disposition est aussi intéressante dans le cas de combus- tibles non agglutinants, parce que les fines contenues dans le combustible et qui sont entraînées par l'air de combustion primaire, sont retenues lors du passage des gaz de combustion à travers la couche de mâchefer; qui agit comme un filtre, et elles brûlent au contact de ces mâchefers qui sont très chauds.
Les gaz de combustion sortent du foyer 9 par le conduit 17 de section réduite pour arriver dans la chambre cylindrique longitudinale:18.
Le laminage du flux gazeux à son passage dans le conduit 17 et les change- ments de direction de ce flux contribuent au brassage du mélange et permettent aux derniers éléments combustibles de brûler.
Ces derniers éléments combustibles brûlent dans la chambre lon- gitudinale cylindrique 18.
Les gaz de combustion, très chauds, s'écoulent alors dans la chambre transversale (20) pour passer ensuite dans les séries successives de tubes du faisceau de tubes de fumée 6 alternativement dans un sens puis dans l'autre en passant par les boîtes de fumée 7 et en abandonnant leur chaleur sensible à l'eau contenue dans le corps cylindrique 1.
Les gaz refroidis sortent du faisceau tubulaire dans le conduit 21, par lequel ils sont aspirés dans le ventilateur 22 qui les refoule alors- dans la cheminée. Un coffre 56 peut être disposé pour recevoir les poussières entraînées, si le ventilateur est muni.d'un dispositif séparateur appropriée, t Le réglage de la puissance calorifique fournie par la chaudière peut être obtenu par une marche intermittente du ventilateur aspirateur 22, le foyer fonctionnant à tirage natnrel et à puissance réduite pendant les pé- riodes d'arrêt de ce ventilateur 22.
Ce tirage naturel, limité à une faible dépression du fait de la basse température des gaz de combustion à leur sortie du faisceau tubulaire 6, serait insuffisant pour entretenir la combustion.
Le battant (50) du clapet (48), qui n'est plus appliqué sur son siège (51) par la différence de pression, s'ouvre et le by-pass 81 permet alors de faire passer les gaz encore chauds du collecteur transversal (20)
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directement à l'entrée du ventilateur 22 qui, même arrêté, n'offre pas une grande résistance au flux gazeux, dont le débit est alors très réduit.
Les tubes de fumée 6 sont ainsi court-circuités et l'on réduit ainsi les résistances du parcours, en même temps que l'abaissement de la tem- pérature des gaz. la chaudière peut ainsi fonctionner à tirage naturel, avec une puissance réduite, mais dans de bonnes conditions de combustion et de ren- dement.
Si les besoins de calories augmentent, on est conduit à remettre en route le ventilateur aspirateur 22; la vitesse importante du flux de gaz qui parcourt, alors le conduit 81, applique le battant 50 du clapet contre son siège incliné 51 avec l'appoint du contre-poids 49. Le by-pass 81 est ainsi fermé et les gaz de combustion sont forcés d'emprunter le trajet le plus long et plus résistant passant par le faisceau tubulaire 6 et le conduit 21.
Le réglage de la combustion est réalisé en dosant l'air secon- daire,au moyen de la rondelle amovible disposée sur l'orifice du bouchon ter- minal (53) du conduit 52 d'introduction d'air secondaire. Ce réglage, qui n'a besoin d'être modifié qu'en cas de changement important des caractéristiques du combustible ne peut être corrigé que volontairement par le remplacement de la rondelle amovible. On évite ainsi les mauvais réglages, résultant d'in- terventions trop faciles et mal raisonnées d'usagers peu expérimentés.
Pour allumer la chaudière, on remplit la trémie 24 de combusti- ble de petit calibre qui descend par la gaine 15 pour former, sur la sole 10, les deux talus Tl et T2 . Si le combustible ne descend pas régulièrement, on fera fonctionner:le dispositif casse-coke décrit plus haut.
On garnit de bois sec, en menus morceaux, le talus T2 situé de- vant la fente 27 dans la gaine d'arrivée d'air primaire 26. On place devant ce bois des copeaux, du papier, etc... On met le feu à ces matériaux très inflammables tout le long de la gaine 26, en même temps que l'on met en route le moteur 23 commandant le ventilateur aspirateur 22,le dispositif casse-coke 34 et les poussoirs 40 étant mis en position de fonctionnement automatique.
Le feu se propage alors rapidement à toute la couche de combus- tible située entre les talus T1, T2 et la sortie de la gaine 15.
Si urie extinction de foyer se produit en cours de service, on fait fonctionner à plusieurs reprises le casse-coke 34 et les poussoirs 40 jusqu'à ce que le combustible frais apparaisse devant la fente 16, on procède alors comme pour un allumage sans qu'il soit nécessaire de vider le foyer com- me dans les chaudières connues.
Le casse-coke 34 pourrait fonctionner d'une manière continue à très faible vitesse, mais il est préférable- de ne le mettre en action qu'à intervalles de temps suffisamment rapprochés pour éviter la formation de masses de coke trop importantes. On évite ainsi un tassement exagéré du combustible dans la zône de combustion, et on limite le broyage des combusti- bles friables ainsi que la consommation de courant électrique. Cette marche intermittente est commandée automatiquement par un mouvement d'horlogerie.
Les poussoirs 40 doivent fonctionner à des intervalles de temps qui dépendent de la teneur en cendres du combustible et de la rapidité de sa consommation.
La chaudière ci-dessus,permet 1.'utilisation de tous les combus- tibles minéraux solides, depuis l'anthracite jusqu'au lignite, ainsi que des cokes et des semi-cokes.
Elle peut être établie pour des calibres plus ou moins gros, mains une dimension de 30 à 35 mm est la mieux adaptée au générateur décrit.
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Il est avantageux d'utiliser dans le foyer décrite le combustible tel qu'il sort de la mine après simple retrait de pierres et des morceaux dé- passant le calibre, c'est-à-dire un combustible qui n'est ni criblé, ni lavé; ni dépoussiéré. Le prix de revient de ce combustible est beaucoup plus bas que celui des combustibles lavés et calibrés.
La chaudière décrite dans le présent brevet peut être aussi bien une chaudière de chauffage central, à vapeur, ou à eau chaude, qu'une chaudiè- re du type industriel pour la production de vapeur, d'eau chaude ou d'eau sur- chauffée
La chaudière décrite et représentée sur les dessins ne comporte qu'un seul corps, cylindrique horizontal contenant le foyer et le faisceau tubulaire.
On pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, réaliser cette chaudière en plusieurs corps, l'un contenant, par exemple, le foyer, l'autre le faisceau tubulaire.
La chaudière représentée sur les figures de 10 à 13 comporte une sole plane 10 au-dessus de laquelle est disposée une gaine 15 d'amenée de combustible alimentée par une trémie d'accumulation 24.
La gaine 15 d'amenée de combustible ménage, au-des'sus de la sole 10, et du côté de l'extérieur, une fente 27 pour l'amenée de l'air de com- bustion et, du côté de l'intérieur, une fente 16 pour l'écoulement des gaz de combustion et l'évacuation des mâchefers.
Des poussoirs 40 glissant sur la sole 10 suivant un mouvement alternatif, poussent le mâchefer qui se forme sur cette sole 10, dans un cen- drier 13 disposé en contrebas à la suite de cette sole 10.
Le foyer comporte, au-dessus du cendrier 13 et de la partie interne de la sole 10, une chambre de combustion 11 communiquant avec la gaine 15 de descente de combustible par la fente 16 décrite ci-dessus.
La sole 10 de la chaudière comporte des orifices d'arrivée d'air répartis suivant deux bandes perpendiculaires à la direction de déplacement des poussoirs 40.
Ces orifices peuvent être constitués-par de simples perforations de petit diamètre 201 ménagés dans la plaque constituant la sole 10 (figure.
10) réparties en deux bandes 202 - 203 s'étendant sur toute la longueur de la sole.
Ces orifices peuvent également être constitués par des interval- les séparant les barreaux 204 de faible longueur disposés transversalement à la direction de la bande correspondante (figures 14 et 15).
Chaque bande d'orifices 201 constitue la paroi supérieure d'un conduit d'amenée d'air 206, 207. Ces conduits sont, par exemple, constitués par une tôle repliée en U et soudée par ses bords sous la sole 10 de part et d'autre des bandes d'orifices 202, 203.
Dans le cas où les orifices sont constitués par les intervalles entre les barreaux 204, les conduits 206,207 comportent intérieurement des rebords en saillie 208 sur lesquels reposent, par leurs extrémités, les bar- reaux 204.
Chacun des conduits 206,207 d'amenée d'air aux orifices de la sole 10 débouche à l'extérieur, à travers la façade de la chaudière par une ouïe tubulaire d'aspiration 209 (figures 11 et 13).
Dans le cas d'une chaudière présentant une dimension longitudinale importante, et par suite des conduits 206,207 relativement longs, chacun des conduits déboucherait à ses deux extrémités à travers les façades avant et arrière de la chaudière par une ouïe d'aspiration.
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Chaque ouïe d'aspiration peut être. constituée comme il est repré- senté en coupe sur la figure 16.
Le tube 209 comporte un filetage extérieur sur lequel est vissé un bouchon 210 percé d'un large trou 211 et serrant contre l'extrémité du tube 209 une rondelle amovible 212 percée d'un trou 213. On règle le débit d'air en plaçant une rondelle dont le trou 213 présente un diamètre convena- ble. Pour enlever les cendres qui tombent dans les conduits 206, 207 par les trous 201, on débouche le bouchon 210 et on retire ces cendres au moyen d'une raclette.
L'une des bandes d'orifices 202 est située au-dessous de la gaine.
15,de descente de combustible, l'autre bande 203 est placée aussitôt après la sortie de la fente 16 séparant cette gaine 15 de la chambre de combustion 11.
Le fonctionnement du foyer est alors le suivant :
La dépression régnant dans la chambre de combustion 11 provoque l'entrée de l'air extérieur, d'une part par la fente 27' séparant la gaine de descente 15 de la sole 10 d'autre part, par les bandes d'orifices 202, 203 de la sole 10? La combustion primaire est assurée dans la zone 1 située au-dessous de la gaine 15 par l'air arrivant suivant F1 par la fente 26, et par l'air pénétrant suivant f2 par les trous 201 de la première bande 202 (figure 17).
L'air pénétrant dans le foyer par cette première bande 202, suivant f2, traverse la couche de mâchefer en formation,dans laquelle il as- sure la combustion du carbone encore inclus dans la masse, et cva se mélan- ger à l'air.arrivant, suivant fl par la fente 27 pour former les flammes sor- tant suivant f3 par la fente 16.
Le passage de cet air, suivant f2, à travers le mâchefer en formation, refroidit ce mâchefer en fusion, et le solidifie autour des canaux sinueux que l'air s'est créé pour pénétrer dans la masse, ce qui produit un mâchefer poreux.
Cette addition d'air primaire facilite le passage de l'air à travers le combustible, augmente la puissance développée par le foyer et di- minue la dépression nécessaire dans la chambre de combustion 11.
L'air qui pénètre suivant f4 dans la couche de mâchefers par les orifices de la deuxième bande 203, assure la combustion secondaire, c'est- à-dire la combustion des imbrûlés gazeux, en partie dans la zône 11 qui est constituée par la portion supérieure de la couche de mâchefers qui est ainsi maintenue à température élevée, et en partie dans la chambre de combustion 11.
Cet air pénétrant suivant f4 assure également la combustion du carbone solide pouvant rester dans le mâchefer principalement dans la zô., ne 11 après la combustion primaire dans la zône 1.
La pénétration de la couche de mâchefer par l'air arrivant sui- vant f4 par les orifices de la deuxième bande 203 est rendue possible grâce à la porosité de la couche de mâchefer obtenue, comme il a été décrit plus haut, grâce à l'air pénétrant dans la couche en fusion par les orifices de la première bande 202.
En déterminant convenablement la largeur de la deuxième bande 203 et la course des poussoirs 40, on fait passer systématiquement toutes les parties du gâteau de scories, sortant par la fente 16, dans la zône balayée par l'air venant de cette bande 203, ce qui permet d'obtenir une combustion complète et, par conséquent, un rendement très élevé.
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Cette disposition est très caractéristique et très importante parce qu'elle réalise un épuisement méthodique des scories en même temps qu'un dosage très précis de l'air secondaire permettant d'obtenir une teneur en CO2 très élevée dans les fumées, sans risque d'évacuer des imbrûlés gazeux.
La délimitation des zones de combustion représentée sur la figure 17 correspond approximativement au régime établi au milieu de l'in- tervalle de temps entre deux fonctionnements consécutifs des poussoirs.
La présente-invention s'étend également à une forme particuliè- re de la surface d'échange de la chaudière combinée aux foyers décrits plus haut .
Suivant une forme de réalisation, cette surface d'échange est réalisée sous la forme d'un faisceau de tubes droits disposés en six plans de longueur croissante, raccordés en zig-zag. (Figure 10).
Le premier plan de tubes comporte deux tubes 2151' 2152 débou- chant à leur partie inférieure dans un tube collecteur inférieur horizontal 216 raccordé à la chambre de combustion 11 par un conduit très court 217 et à leur partie supérieure dans un tube collecteur supérieur 218.
Le deuxième plan de tubes comporte deux tubes 2191, 2192 dé- bouchant à leur partie supérieure dans le collecteur supérieur 218 de façon alternée avec les tubes du premier plan de tubes et à leur partie inférieure dans un collecteur inférieur 220.
Et ainsi de suite pour les tubes 2211, 2212 du troisième plan de tubes et leur collecteur supérieur 222, pour les tubes 2231, 2232 du qua- trième plan de tubes et leur collecteur inférieur 224, pour les tubes 2251, 2252 du cinquième plan de tubes et leur collecteur supérieur 226, enfin pour les tubes 2271, 2272 du sixième plan de tubes et leur collecteur inférieur 228.
Dans le cas de l'exemple représenté (figure 10) tous les col- lecteurs supérieurs 218, 222, 226 sont au même niveau. Les plans de tubes sont de longueur croissante et font entre eux un certain angle, de sorte que les collecteurs inférieurs 216,'220, 224, 228 sont disposés suivant un plan incliné sensiblement parallèle à la paroi inclinée 12 de la chambre de com- bustion 11.
Le collecteur inférieur 228 du dernier plan de tubes communique avec l'aspiration du ventilateur de tirage.
Le faisceau tubulaire de tubes de fumée ci-dessus décrit est logé dans le corps de la chaudière, entre la trémie 24 d'accumulation de combustible, la paroi inclinée 12 de la chambre de combustion et la façade 229 de la chaudière.
Le faisceau tubulaire est immergé dans'l'eau de cette chaudière, à l'exception des extrémités supérieures des'tubes qui font saillie au-dessus de la paroi supérieure 230 de cette chaudière et sont obturés par des tampons amovibles permettant le ramonage.
Les collecteurs horizontaux supérieurs 218, 222, 226 et infé- rieurs 216, 220, 224, 228 débpuchent également à leurs deux extrémités à tra- vers les façades correspondantes de la chaudière, et sont obturés par des tampons amovibles 236 permettant le ramonage (Fig. Il).
Le nombre de tubes d'un même plan, qui est de 2 dans le dessin donné à titre d'exemple, varie avec la puissance de la chaudière.
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¯ - -*--15-------01'1--po-uri7à!t aussi faire varier le nombre de plans de tubes sàns sortir du cadre de l'invention.
L'adjonction des deux entrées d'aire 202 et 203, combinée avec le passage des gaz de combustion à travers la couche de charbon en ignitron accélère la combustion des gaz de distillation, ce qui permet d'envoyer directement les produits de la combustion qui sont encore sous forme de flam- mes à la sortie de la chambre de combustion 11, de très faible volume, direc- tement dans le collecteur de départ 216 du faisceau de tubes de fumée. La chambre.de combustion cylindrique intermédiaire prévue plus haut se trouve ainsi supprimée.
Pour se rendre au collecteur de départ 216 les flammes passent -par un conduit très court et de section relativement réduite 217 qui assure un brassage énergique de gaz par réduction de la section de passage et chan- gement de direction,des courants gazeux. Ce brassage permet la combustion des derniers imbrûlés solides ou gazeux qui pourraient subsister dans les gaz de combustion.
La chaudière comporte sur sa fagade avant deux ouvertures ob- turées par des bouchons vissés 250, 251 et correspondant aux points bas de la chambre à eau, situés au-dessus des fentes 16 et 27. Ces bouchons permet- tent d'extraire les boues qui peuvent s'accumuler à ces points bas'. Sur la même façade sont ménagées une porte de foyer 252 et une porte de cendrier
253 (figure 13).
Dans le cas où on utilise des combustibles non agglutinants, le dispositif casse-coke décrit au brevet principal peut être supprimé et les poussoirs 40 d'évacuation des mâchefers et des cendres peuvent être com- mandés à la main par un mécanisme simple et peurcoûteux représenté sur les figures 10 et 12.
Ce dispositif comporte un levier de commande 232 articulé au- tour d'un axe horizontal 233 fixé par l'intermédiaire d'un profilé 234 sur un des côtés de la chaudière à la partie inférieure de cette dernière.
Ce levier 232 est attelé par une bielle 235 à une manivelle
236 calée sur un arbre horizontal 238 fixé à l'avant du profilé 234. Le poussoir 40 est lui-même'attelé à cet arbre 238 par deux bielles 239 et deux manivelles 240 calées sur l'arbre 238.
En faisant osciller à la main le levier ¯232 autour de son axe 233, on communique au poussoir 40 le mouvement alternatif rectiligne qui pro- duit lors de la course de ce poussoir dans le sens de la flèche f6 la poussée des mâchefers vers le cendrier.
Cette disposition simple et peu coûteuse convient aux instal- lations de petite' et moyenne importance par exemple à des chaudières d'immeu- bles ou de pavillons dont la conduite est confiée à un concierge ou à une personne quelconque.
Dans ce cas on peut installer sur la chaudière un dispositif avertisseur, à sonnerie ou voyant lumineux indiquant à distance que le dé- crassage doit être effectué.
Ce dispositif peut être commandé par le mouvement d'horlogerie utilisé pour la commande automatique des poussoirs qui, dans ce cas, ferme le circuit électrique de l'avertisseur sonore ou lumineux lorsque le décras- sage doit être effectué.
Il confient d'ailleurs de remarquer qu'il n'est pas nécessaire que le décrassage soit effectué aussitôt que le signal fonctionne. Un retarda
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même assez long, n'entraîne qu'un ralentissement de la marche du foyer et une faible diminution temporaire du rendement, mais ne risque pas de provo- quer l'extinction du foyer.
Quand on utilise, dans les chaudières construites conformément à l'invention, certains combustibles dont les cendres ne sont fusibles qu'à haute température et dont la teneur en fines est assez élevée, il se trouve que des particules de combustible incomplètement brûlé sont projetées à la surface du gâteau de scories, loin de la fente de sortie 16. A cette-distan- ce, la température des scories est insuffisante pour entretenir la combustion du carbone encore contenu dans les particules de combustible' projetées, et ce carbone se trouve évacué dans les scories.
La présente invention concerne également un dispositif permet- tant de limiter cette projection et, en récupérant les particules de combus- tible, de supprimer les pertes qui en résultent.
Ce dispositif représenté sur les figures 18 et 19 comporte un écran 301 disposé dans la chambre de combustion 11 sur le trajet des particu- les projetées.
Cet écran est formé d'un caisson plat comportant deux parois parallèles 3011 - 3012 - réunies entre elles à leurs parties inférieure, et supérieure par des parois demi-cylindriques 3013-3014.
Ce caisson 301 communique par ses deux extrémités avec les la- mes d'eau 302 circulant dans les façades avant et arrière de la chaudière et un certain nombre de tubes 303 placés à la partie supérieure du caisson le font communiquer avec la masse d'eau régnant au-dessus de la voûte du foyer 11. On assure, de cette manière, une circulation d'eau intense dans l'écran qui se trouye exposé aux flammes très chaudes sortant de la masse de combustible.
Pour empêcher une vaporisation locale à la partie supérieure de l'écran, la partie supérieure, entre deux tubes consécutifs 303 ou entre une paroi de la chaudière et un tube 303, présente une double pente dont le point bas se trouve au milieu de\cet intervalle. Ce dispositif facilite l'é- coulement de l'eau le long de la paroi supérieure et évite la formation de poches de vapeur qui provoqueraient des claquements pendant le fonctionnement de la chaudière.
Le nombre de tubes de communication 303 varie avec la longueur du foyer.
A une des extrémités de l'écran, ou aux deux extrémités ( en cas de chaudière de grande longueur), un orifice 304 muni d'un bouchon démon- table 305, permet l'enlèvement des boues et du tartre qui peuvent se déposer à l'intérieur de l'écran.
L'écran 301, qui est figuré vertical sur le dessin, pourrait être placé obliquement, suivant le tracé en pointillé par exemple.
Dans le foyer ci-dessus décrit, les particules de combustible, entraînées par les flammes qui sortent de la fente 16 avec une vitesse, assez considérable en raison du laminage entre la paroi supérieure de la fen- te 16.-et la masse en ignition, viennent frapper l'écran 301 suivant les flèches fA.
Les particules lourdes de combustible ne peuvent pas continuer à être entraînées par les flammes dans leur parcours ascendant, parce que la vitesse de celles-ci diminue considérablement en raison de l'augmentation brusque de la section de passage à la sortie de la fente 16. Les particules
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qui viennent frapper l'écran, retombent donc sur la masse de scories et de combustible qui est au-dessous, et qui est maintenue à température élevée par la combustion du carbone qui y est encore contenu. Cette combustion est entretenue par l'air secondaire entrant par la bande de trous 203. Le car- bone encore contenu dans les particules déposées sur ce lit en ignition, se trouve ainsi brûlé au fur et à mesure de leur dépôt.
Seules les particules très légères peuvent être supportées par les flammes et entraînées, suivant les flèches fB, vers l'orifice de sortie 217; mais, comme elles sont de très faible volume, elles restent assez long- temps en contact avec les flammes pour que la plus grande partie du carbonne qu'elles contiennent soit brûlée avant que le refroidissement des gaz n'ar- rête la combustion.
On arrive ainsi à réduire considérablement les pertes par im- brulés solides.
Sur le dessin, les flèches repérées fA indiquent la trajectoire des particules lourdes entre la fente 16 et l'écran et les flèches marquées fB indiquent le,parcours des flammes vers l'orificende sortie 217.
La présente invention s'étend également à un mode de fonction- nement particulier du foyer décrit plus haut,
Suivant l'invention, les poussoirs de décrassage 40 dans leur déplacement aller ou de poussée ne s'engagent pas dans la fente 16 séparant la gaîne d'amenée de combustible 15 de la chambre de combustion 11. Ces poussoirs s'arrêtent par exemple à l'aplomb de la paroi intérieure de la gaine 15 comme il est représenté en trait interrompu sur la-figure 18.
De cette manière la fente 16 se trouve toujours obturée par le gâteau de scories-composé de mâchefers à la partie inférieure et, à la partie supérieure, d'un mélange de mâchefers, de cendres et de combustibles en cours de combustion.
De cette façon le combustible frais qui descend dans la gaîne verticale d'alimentation 15 pour remplacer le combustible au fur et à mesure de sa consommation ou pour remplir le vide laissé par les poussoirs lorsqu'ils reviehnent à leur position de repos, reste au-dessous de la gaine de descente 15, sans se répandre vers la chambre de combustion 11. Les produits de dis- tillation et les gaz de combustion se trouvent, par conséquent, forcés de traverser une couche de mélange de scories et de combustible en ignition pour déboucher dans la chambre de combustion 11.
Ce mode de fonctionnement permet de remédier aux inconvénients des chaudières et brûleurs à alimentation par gravité, dans lesquels le com- bustible frais descend à la surface des talus de combustion, aussi bien pen- dant la marche de l'appareil, que lors de la reconstitution de ces talus a- près chaque décrassage. Il résulte de ce mode de fonctionnement que, lors- qu'après un décrassage, on laisse le combustible remplir rapidement le foyer, les flammes se trouvent étouffées par le combustible frais et il se produit une distillation sans combustion des produits distillés. Si cet état se pro- longe, il se produit immanquablement une explosion au moment de la réappari- tion des flammes, c'est-à-dire de l'allumage des gaz de distillation.
Cette explosion peut être fort grave et non seulement détériorer la chaudière les conduits de fumée et la cheminée, mais, encore causer au personnel des acci- dents pouvant être mortels.
La limitation de la course des poussoirs de manière qu'ils ne puissent pas traverser la fente 16, combinés avec les dispositifs prévus plus loin, qui limitent automatiquement à un aller et retour le fonctionnement des poussoirs à chacune de leurs interventions, donne une sécurité complète
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relativement aux risques d'explosions. Ce mode de fonctionnement assure, de plus, tous les avantages découlant de la traversée, par les produits de distillation,,et les gaz de combustion, d'une couche de scories et de combus- tible en ignition, c'est-à-dire la transformation des produits lourds en pro- duits légers permettant leur combustion rapide et complète et supprimant la nécessité de revêtements réfractaires pour assurer cette combustion complè- te.
Dans le cas où les-poussoirs auraient une course très courte, le même résultat pourrait être obtenu en leur faisant accomplir deux ou plu- sieurs mouvements d'aller et'retour'successifs, à chaque opération de décras- sage, de manière à provoquer l'avancement du gâteau de scories par l'inter- médiaire d'une couche de combustible, de plus en plus épaisse, qui viendrait s'interposer entre les poussoirs et le gâteau de scories. Dans ce cas, il faudrait arrêter les mouvements d'aller et retour des poussoirs avant que du combustible frais ne puisse parvenir jusque a la sortie de la fente 16.
La limitation de la course des poussoirs permet alors aux gaz de combustion de se rendre directement dans les surfaces d'échange sans qu'il y ait à craindre de dépôts anormaux de fumées sur ces surfaces, ce qui permet de supprimer la chambre de combustion cylindrique intermédiaire 18 prévue dans le cas de la figure 1 du présent brevet.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les poussoirs 40 présentent une section transversale telle qu'ils obstruent à peu-près com- plètement la fente avant 27 servant pour l'entrée de l'air.
On évite ainsi que du combustible déposé sur la paroi supérieu- re des poussoirs se trouve entraîné à l'extérieur de la gaine de -descente de combustible 15, lors du retour des poussoirs à leur position de repos.
Lorsque les poussoirs entrent à nouveau'dans la masse de combustible au mo- ment de l'opération de décrassage suivante, le combustible qui est resté dépo- sé sur leur paroi supérieure, se trouve repoussé et, au bout d'un certain nom- bre de mouvements d'aller et retour des poussoirs, du combustible tombe de ceux-ci sur le prolongement de la sole, vers l'extérieur de la chausière Il se trouve ensuite repoussé par les poussoirs eux-mêmes, pour tomber fina- lement sur le sol en dehors de la chaudière, ce qui amène une perte de com- bustible appréciable.
La présente invention s'étend également à un mode de réalisa- tion particulier du dispositif de commande des poussoirs et du casse-coke dans lequel les courroies et réducteurs à engrenage coûteux et assez encom- brants sont supprimés.
Ce mode de réalisation représenté sur la figure 21 comporte un moteur électrique 45 entraînant l'arbre à vilebrequin 43 soit des poussoirs, soit du casse-coke, par l'intermédiaire d'un coupleur à poudre ou à grains 241 et d'un accouplement à deux plateaux 2421, 2422 permettant de remédier aux petites différences de centrage entre l'axe du moteur 45 et l'axe du vi- lebrequin 43.
Le coupleur à poudre ou à grains comporte à la manière connue un boîtier 241 calé sur l'arbre du moteur 45 et une roue à palettes 243 in- térieure à ce boîtier et calée sur l'arbre entrainé 244 coaxial à l'arbre du moteur (fig; 22.. Le boîtier contient une certaine quantité de poudre métallique ou de grains qui permet d'abord entre le boîtier 241 et la roue à palettes 243, un mouvement relatif qui s'amortit au fur et à mesure que la poudre ou les grains se rassemblent à la périphérie-- du boîtier sous l'ef- fet de la force centrifuge.
Dans le cas présent, l'inertie de l'ensemble du dispositif en- traîné s'appose à un démarrage rapide de;l'arbre 43 de sorte que le premier tour de cet arbre 43 s'effectue à une vitesse très inférieure à celle du mo-
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teur 45, surtout si la quantité de poudre ou grains mise dans le coupleur 241 correspond à un démarrage très progressif.
La présente invention s'étend également à un mode de réalisa- tion de la commande des trois moteurs de la chaudière : - le moteur 23 du ventilateur, - le moteur 45 des poussoirs, - le moteur 31 du casse-coke.
Ce mode de réalisation est représenté sur la figure 23 dans le cas d'une ligne d'alimentation triphasée.
Le moteur 23 du ventilateur aspirateur de fumées est alimenté par une ligne 260 protégée par des coupe-circuits 261 et contrôlés par un interrupteur 262 commandé par un électro-aimant 263. La bobine 263 de cet électro-aimant est en circuit avec les contacts d'un thermostat 264 doublé d'un thermostat de sécurité 265 dont les organes sensibles sont en contact avec l'eau de la chaudière ou avec le contact d'un manostat dont l'organe déformable est soumis à la pression de la vapeur de cette chaudière.
Le circuit de la bobine 263 peut être fermé par un commutateur 266 de marche forcée court-circuitant le thprmostat 264 et allumant une lam- pe témoin 2 67.
Le moteur 45 des poussoirs est alimenté par une ligne 268 à fusibles 269 et interrupteur 270, commandé par l'électro-aimant 271. L'en- roulement 271 de cet électro-aimant est en circuit avec :
1 ) L'inverseur 286, commandé par le disque 285 à mouvement d'horlogerie, entraîné par le moteur 272.
2 ) L'inverseur 287, commandé par le doigt 288, monté sur le bout de l'arbre à vilebrequin 43 des poussoirs et
3 ) Les contacts du relais 276
Le moteur 272 entraînant le disque 285 est branché sur l'une des phases à la sortie de l'interrupteur 262 et se trouve en circuit avec l'interrupteur 273-274 commandé par. la came 291, montée sur le bout d'arbre à vilebrequin 28 du casse-coke.
Enfin le moteur 31 du casses-coke est alimenté par une ligne 277, à fusible 278 et interrupteur 279, commandé par un électro-aimant 280. L'enroulement 280 de cet électro-aimant est en circuit avec :
1 ) L'inverseur 281, commandé par le disque 289 à mouvement d'horlogerie, entraîné par le moteur 284.
2 ) L'inverseur 282 commandé par le doigt 283, monté sur le bout d'arbre à vilebrequin 28 du casse-coke, et
3 ) Les contacts du relais 275.
Le moteur 284, entraînant le disque 289 est en circuit avec l'interrupteur 290 .
L'enroulement du relais 275 est en circuit avec les inverseurs 286 et 287 et les contacts du relais 276.
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L'enroulement du relais 276 est en circuit avec les inverseurs 2811 et 2821 solidaires respectivement des inverseurs 281 et 282.
Ce montage permet les particularités suivantes :
Le moteur 23 de l'aspirateur de fumées fonctionne:'des que la température ou la pression descend dans la chaudière au-dessus d'une valeur déterminée par fermeture du contact de l'appareil 264 et. excitation de la bobine 263 commandant l'interrupteur 262.
Les poussoirs 40 d'évacuation des mâchefers et des cendres ne doivent pas fonctionner en même temps que le casse-coke, afin d'éviter leur rencontre au-dessous de la gaine 15 de descente du combustible. Il est avan- tageux que le casse-coke fonctionne aussitôt après l'évacuation des scories de manière à remplir l'espace qui vient d'être libéré par les poussoirs 40 en faisant descendre sur la sole la une certaine quantité de combustible.
Dans le cas du schéma de la figure 23, la commande --des poussoirs 40 est contrôlée à une cadence qui est fonction du temps de marche du venti- lateur aspirateur de fumées.
Pratiquement, cette cadence sera déterminée après examen des scories qui ne devront pas contenir une quantité notable d'imbrûlés apparents.
Le dispositif représenté schématiquement sur la fig. 23 fonc- tionne de la façon suivante :
Le disque à mouvement d'horlogerie 285 dont le moteur 272 est alimenté à partir de-la ligne 260 après l'interrupteur 262, totalise le temps de fonctionnement de l'aspirateur, il actionne l'inverseur 286 chaque fois qu'est atteint le temps totalisé de fonctionnement du ventilateur-aspirateur de fumées pour lequel il a été réglé, et ferme ainsi le circuit de contrôle de la bobine 271 actionnant l'interrupteur 270 du moteur 45 des poussoirs.
Mais ce circuit de contrôle passe par l'inverseur 287 et le contact du relais 276. Il ne peut être fermé que si le circuit de contrôle de la bobine 280 de l'interrupteur 279 du moteur 31 du casse-coke est lui-même fermé par le double inverseur 281, 2811, commandé par le disque du mouvement d'horlogerie 289, ce double inverseur fermant simultanément le circuit du'relais 276 et celui 'de la bobine 280.
Les poussoirs ne peuvent dpnc fonctionner que lorsque le casse- coke est prêt à démarrer, mais ce démarrage est aussitôt arrêté par le-relais 275 qui coupe le circuit de la bobine 280 de l'interrupteur 279 aussitôt que le circuit de la bobine 271 de l'interrupteur 270 est lui-même fermé.
Les poussoirs peuvent ainsi fonctionner sans risque de rencon- trer le casse-coke. Le doigt 288, calé sur l'arbre 43 dû vilebrequin de com- mande des poussoirs, fait basculer l'inverseur 287 lorsque cet arbre 43 à fait un tour, ce qui arrête les poussoirs 40 après un aller et retour.
A ce moment, le relais 275 se ferme et, le circuit de la bobi- ne 280 de l'interrupteur 279 étant fermé, le moteur 31 du casse-coke se met en route, pour faire exécuter un déplacement aller et retour des tiges 34.
Lorsque l'arbre de commahde 28 de ces tiges a fait un tour, le doigt 283 ac- tionne le double inverseur 282, 2821 et coupe le circuit.
La came 291 en prise avec la bbrne mobile 273 du contact 273, 274 ne maintient ce contact fermé que lorsque l'arbre 28 est dans une posi- tion voisine de sa position de repos ce qui empêche la mise en marche des poussoirs lorsque le casse-coke est en service.
L'interrupteur 29G permet d'arrêter le mouvement d'horlogerie 289 lorsque le casse-coke n'est pas en service par éxemple lorsqu'on utilise
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un combustible non -cokéfiant.
Le fenctionnement du foyer à allure réduite peut aussi être réalisé par le dispositif représenté sur a figure 20.
Ce dispositif comporte un pyrostat 306, disposé en un point du parcours des gaz de combustion et, de préférence, avant le ventilateur- aspirateur 22. Ce pyrostat peut être placé soit sur l'une des boîtes à fu- mée 7-8, représentées sur les figures 1,2 et 3, soit sur le conduit 21 d'as- piration du ventilateur-aspirateur 22 (figure 4). Le pyrostat 306 pourrait aussi être monté à l'extrémité de l'un des tubes 215-219-221-223-225-227 de la chaudière de la figure 10.
Le pyrostat 306 commande la mise en marche du moteur 23 du ven- tilateur-aspirateur 22, par exemple par la fermeture du circuit de contrôle du contaoteur 262 en shuntant, par exemple, les bornes de l'appareil 264 (figure 23).
Le même résultat est obtenu si le pyrostat 306 shunte les bor- nes du commutateur 266 de marche forcée (figure 23).
On évite ainsi tout risque d'extinction du combustible, au cas où le tirage naturel de la cheminée ne pourrait pas assurer un débit suffi- sant de gaz à travers les surfaces d'échange pour maintenir une combustion de longue durée; mais, on supprime, en même temps, l'inconvénient assez im- portant que présente l'utilisation d'un by-pass évitant le passage à travers les surfaces d'échange. Dans le cas d'utilisation de ce by-pass, il arrive en effet très souvent que, lorsque la cheminée a un tirage naturel assez considérable, le débit calorifique est trop important en régime ralenti, ventilateur-aspirateur arrêté, ce qui diminue assez sérieusement le rendement total de la chaudière.
On pourrait aussi employer un mouvement d'horlogerie qui, con- venablement réglé, remettrait en marche automatiquement le ventilateur chaque fois qu'un arrêt trop prolongé risquerait d'amener l'extinction du combusti- ble dans le foyer. Ce mouvement d'horlogerie effectuerait les mêmes opéra- tions de shuntage décrites précédemment pour le pyrostat 306.
La chaudière ci-dessus décrite présente aussi de nombreux avantages techniques, notamment les suivants :
1 ) Elle permet l'utilisation de charbons agglutinants, le casse-coke 34 bridant la couche de coke qui tend à obstruer la gaîne de descente du combustible.
2 ) Elle permet 3.-'utilisation de charbon à forte teneur en cen- dres, ces cendres étant évacuées automatiquement par les poussoirs 40.
3 ) Elle permet deux allures de marche très différentes : - une allure de marche normale, à tirage aspiré par ventilateur, grande surface d'échange, forte production de calories et rendement élevé.
- une allure de marche réduite, à tirage naturel, surface d'é- change réduite, production de chaleur très réduite et rendement encore assez élevé.
4 ) Le passage de l'une à l'autre de ces marches se fait par simple commande automatique du ventilateur-aspirateur, le by-pass étant con- trôlé automatiquement par le clapet 50.
5 ) Le foyer 9, les chambres 18 et 20, le faisceau tubulaire 6
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sont logés à.l'intérieur du corps'cylindrique 1 contenant l'eau. Les pertes par rayonnement. sont donc réduites au minimum et le rendement thermique du
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générateur est élevé. R E 'U F- N D I C A ' ¯T 0 N S .
1 ) Chaudière à foyer intérieur caractérisée par ce-que le-foyer comporte une sole plane 10 au-dessus de laquelle est disposée une gaîne d'a- menée de combustible, ménageant à sa base, au-dessous de cette sole 10, une fente 27 du côté de l'extérieur, pour l'amenée de l'air de combustion, et du côté de l'intérieur, une fente 16 pour l'écoulement des gaz de-combustion et l'évacuation-des mâchefers, ce qui permet de dégager les mâchefers par glissement sur cette sole.
2 ) Foyer comportant une gaine de descente de combustible sur- montant un foyer proprement dit, caractérisé par des moyens disposés dans cette gaîne pour casser.le coke qui se forme au-dessus de la masse en igni- tion, ce qui permet d'éviter que ce coke ne vienne obturer cette gaine de descente du combustible.
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FIREPLACE BOILER FOR ALL SOLID FUELS.
The automatic coal-fired central heating boilers and fireplaces currently on the market fall into two categories, and each of them can use only one kind of coal, either lean non-clumping fuel or fuel. clumping fat.
As the supply of coal of a specific category is not always assured on a regular basis, users encounter great difficulties in obtaining the fuel which is suitable for the stoves they own.
They are thus led to use fuels which are not suitable for their boiler, which can lead to accidents - and, in any case, to very poor efficiency - or to paying too much for a suitable fuel, but rare.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
It relates to a boiler with an internal hearth, characterized in that the hearth comprises a flat hearth above which is arranged a fuel supply duct, leaving at its base, above this hearth, a slot on the side. from the outside for the combustion air supply, and, on the inside, a slit for the flow of combustion gases and the evacuation of bottom ash, which allows the bottom ash to be released by sliding - certainly on this floor.
According to one characteristic of the invention, the fuel supply cladding comprises mechanical means for breaking up the coke which forms at the base of this cladding above the igniting mass.
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According to another characteristic of the invention, pushers sliding on the sole, in a reciprocating motion, push the clinker which forms on this sole into an ashtray placed below and after this sole.
According to another characteristic of the invention, the hearth comprises above the ashtray and the internal part of the hearth, a combustion chamber communicating with the sheath through which the clinker flows on the hearth.
According to one embodiment of the invention, the boiler comprises a horizontal cylindrical body, containing a longitudinal bundle of smoke tubes, the floor, the ashtray, the roof of the combustion chamber, and the fuel descent sleeve. being arranged parallel to the direction of the beam smoke tubes.
The invention also extends to a boiler characterized in that it comprises a fan sucking the combustion gases leaving the bundle of smoke tubes to discharge them into a chimney, which makes it possible to overcome the resistances of the circuit traversed by these gases.
According to one characteristic of the invention, a bypass makes the transverse manifold located at the inlet of the bundle of smoke tubes communicate directly with the inlet of the fan-vacuum cleaner, which allows, by thus switching off the bundle of smoke tubes, to reduce the pressure drops in the combustion gas circuit, when the fireplace is operated at reduced speed, by natural draft, through the suction fan stopped.
The invention also relates to a boiler with an internal hearth, the hearth of which comprises a flat sole, above which is disposed a fuel supply duct leaving at its base, above this sole, a slot on the side of the exterior for the supply of combustion air, and a slot on the interior side for the flow of combustion gases and the evacuation of bottom ash, boiler characterized by that the flat bottom is pierced with orifices for supplying additional combustion air, which makes it possible in particular to achieve more complete combustion.
According to one characteristic of the invention, the orifices formed in the sole are distributed in bands with a direction parallel to that of the slots formed at the base of the fuel supply duct, each strip of orifices being fed into air through a duct fixed under the floor.
According to another characteristic of the invention, the sole comprises two bands of orifices, one arranged under the fuel downpipe duct and introducing primary combustion air, the other arranged after the outlet of the fuel. slit separating the fuel drop duct from the combustion chamber for the introduction of secondary air through the slag layer.
The present invention also relates to a boiler with an interior hearth, characterized in that the combustion chamber communicates with a tube bundle formed by planes of rectilinear smoke tubes joined in zig-zag by transverse collectors.
According to one characteristic of the invention, the lower manifold of the first plane of tubes communicates with the combustion chamber by a duct of short length and of reduced section, which makes it possible to create a stirring of the gases favorable to complete combustion.
According to another characteristic of the invention, the tube planes have an increasing length, which makes it possible to have all the upper collectors at the same level, the lower collectors being separated.
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laid in an inclined plane substantially parallel to the inclined wall of the combustion chamber.
The present invention also relates to a boiler with an internal combustion chamber, characterized because the combustion chamber comprises a screen against which the fuel particles entrained by the gas stream passing through the slit separating the fuel descent duct from the combustion chamber strike. combustion chamber, which allows these particles to be recovered and burned.
According to one characteristic of the invention, the screen is constituted by a flat box in which the water from the boiler circulates, which allows this screen to withstand the high temperatures to which it is subjected.
According to another characteristic of the invention, the box forming a screen communicated with the body of the boiler by means of vertical tubes allowing rapid circulation of water over the entire length of this box, which prevents the release of steam in this box. box.
According to one embodiment of the invention, the device for controlling the reciprocation of the push rods is constituted by an articulated lever coupled by connecting rod and crank to a longitudinal shaft on which cranks connected to the push rods by connecting rods are wedged.
The present invention also extends to a simplified form of the device for controlling the drive crankshafts of the pushers and coke breaker rods of the boiler, characterized by a centrifugal powder or grain coupler, interposed between the drive motor and the 'driven shaft, which makes it possible, owing to the short duration of rotation of the motor, to maintain a significant slip between the motor shaft and the driven shaft and to achieve, without a gear reducer, a reduced speed for this shaft drives.
The present invention also extends to a method of regulating the combustion, characterized in that the flue gas suction fan is controlled as a function of the temperature of the water in the boiler or of the pressure of the boiler. the steam in this boiler and that the rate of slag evacuations is controlled by the outward and return movement of the push-buttons as a function of the running time of the smoke suction fan.
According to one characteristic of the invention, the control of the coke breaker device is produced outside the operating periods of the pushers, which makes it possible to avoid any encounter of the coke breaker rods with the pushers.
According to one characteristic of the invention, the coke-breaking rods, during their downward stroke, arrive near the hearth, which makes it possible to break the coke which could reform in the vicinity of this hearth.
According to another characteristic of the invention, the coke breaker is controlled immediately after the back and forth movement of the pushers, which allows fuel to fall into the space released on the hearth by the pushers.
The present invention also extends to a boiler characterized in that the means for actuating the push-buttons limit their outward travel, so that they do not engage in the slot separating the downcomer. fuel from the combustion chamber, which prevents fresh fuel from flowing into the combustion chamber and interfering with combustion.
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The present invention also extends to a boiler characterized by a pyrostat arranged on the path of the burnt gases and controlling the starting of the motor of the vacuum fan when the temperature of these gases drops below a certain value, which makes it possible to prevent the fire from being extinguished when it operates by natural draft.
The invention also extends to the characteristics described below and to their various possible combinations.
Boilers in accordance with the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which:
Figure 1 is a cross-sectional view of the boiler. Figure 2 is a longitudinal sectional view of the boiler along line 2-2 of Figure I.
Figure 3 is an end view of this boiler. FIG. 4 is a partial plan view, with parts cut away, showing the actuating mechanism of the pushers.
Figure 5 is a sectional view of the balanced valve.
Figures 6 and 7 are vertical and horizontal sectional views of a variant of the coke breaker.
Figures 8 and 9 are explanatory diagrams of the operation of the fireplace. Figure 10 is a vertical cross-sectional view of the boiler.
Ia. FIG. 11 is a side view of the boiler opposite the push buttons.
Ia, figure 12 is a partial horizontal sectional view of the boiler taken on line 12-12 of figure 10.
Figure 13 is a view of the front of the boiler.
Figures 14 and 15 are sectional and plan views 09-an air blowing duct through the hearth.
Figure 16 is a sectional view of a suction port.
Ia 17 is a sectional view showing the operation of the fireplace.
FIG. 18 is a view of another embodiment of the hearth in section taken along a plane parallel to the direction of movement of the pushers and in particular showing a screen in cross section taken along line 18-18 of FIG. 19.
Figure 19 is a longitudinal sectional view of the screen taken along line 19-19 of Figure 18.
Figure 20 is a partial plan view of the boiler and its flue.
Figure 21 is an elevational view of the drive device.
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FIG. 22 is an axial sectional view of the coupler.
Figure 23 is a schematic view of the various electrical circuits.
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installation kits. the boiler shown in figures 1 to 20 comprises the following essential elements:
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a) Uycorns c¯, horizontal rlind ^ iaue. resting on the foundation block by gussets (2) and surrounded by a parallelepipedic box3
This cylindrical body 1 is bounded at the end by tubular plates 4, 5, in which are fixed by expanding, welding or other means, the open ends of smoke tubes 6 parallel to the axis of the cylindrical body.
The tubesheets 4, 5 carry smoke boxes 7 closed by removable lids 8 joining the open ends of a number of smoke tubes, to create, in the tube bundle, an alternating circulation of hot gases in the tube. one way, then the other. ,
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b) A fovēr înêrieur 3. housed in the preceding horizontal cylindrical body and constituted by a metal enclosure arranged above the tube bundle 6 and extending, with the same section, almost over the entire length of this cylindrical body. drric 1.
This hearth has a horizontal hearth 10 opening out externally through the cylindrical wall of the body 1 and connected to this body, a vault 11 limiting the combustion chamber and arranged above the internal end of the hearth 10. and an ashtray 13 connected to the vault-21 by an inclined wall 12, and to the floor by a vertical wall 14.
The vault 11 of the hearth is connected to a vertical duct 15 of a fuel duct which will be described later, by providing above the hearth 10 a horizontal slot 16 (FIGS. 1 and 2).
The above hearth communicates, at one of its ends by a transverse duct 17 of reduced section, with a cylindrical longitudinal chamber 18 emerging from the cylindrical body @ and closed by an inspection plug 19. In this chamber the combustion is completed, whose main phases have taken place in the home.
The longitudinal cylindrical chamber 18 communicates, by its end opposite to that which receives the transverse duct 17, with a transverse manifold 20 into which the tubes 6 of the first series of tubes of the tube bundle emerge. This transverse collector has a buffer. exterior visit 80.
The combustion gases thus travel through the bundle of smoke tubes alternately in one direction and then in the other, passing through the smoke boxes 7,8.
They leave the bundle through the lower box which extends to form a duct 21, connected to the suction inlet of a fan 22 driven by an electric motor 23, and delivering the combustion gases into a chimney.
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In the example shown, this fan and its drive motor are placed on the box 3 of the boiler.
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The hearth 9 finally comprises at the end and on the side opposite to the duct 17, a secondary air inlet 54 connected to a duct 52 closed at the end by a plug 53 pierced with a hole, the passage opening of which can be adjusted by means of 'a removable washer. c) A fuel supply device comprising a hopper 24 for accumulating fuel, having inclined planes parallel to the axis of the cylindrical body 1 and terminating in a vertical sheath 15 opening out at its lower part above it. the hearth 10. The vertical sheath 15 has a horizontal section which increases slightly in the direction of movement of the fuel in order to avoid the blocking of the fuels inflating on heating.
The hopper 24 is closed and has a filling plug 25 on its top wall. The vertical supply duct 15 communicates at its lower part, on the one hand, with the hearth 9, via the horizontal slot 16 and on the opposite side by a horizontal slot 27, of lower height, with a duct air inlet 26 with a wedge-shaped cross section, and the lower part of which is formed by the sole 10.
Calibrated holes 241 placed at the top of the fuel hopper-store, allow air to reenter this hopper, as a result of the depression which is transmitted from the hearth to this hopper. This air sweeps the mass of fuel and carries the gaseous distillation products towards the hearth, so that these products cannot go back into the hopper when the fuel releases a large quantity. The holes are calibrated in such a way that when operating in standby mode, with the vacuum fan stopped, there cannot be a draft from the hopper towards the reverse firebox and the natural draft of the chimney. d) A coke breaker. arranged in the hopper 24 and the sheath 15.
This device comprises a longitudinal crankshaft shaft 28 disposed horizontally in the vertical median plane of the sheath 15 pivoting in bearings 29 carried by the frame 30 forming the frame of the hopper 24. This shaft is driven at the end by an electric motor. 31 by means of a reduction gear, for example, with a helical wheel and worm 32.
In the eccentric parts of the crankshaft are articulated connecting rods 33 each coupled to a vertical rod 34 sliding vertically in guides 35 carried by the sheath 15.
Each rod 34 can be terminated at its lower part with a point (in the case of the left rod in FIG. 2) or carry a transverse bar 36 (in the case of the 2nd rod in this figure).
The rods 34 can also be joined, at their lower part, by a longitudinal bar 37 comprising transverse fins 371 (FIGS. 6 and 7). The internal walls of the vertical sheath 15 may include protruding lugs 38 (Figures 1, 2, 6 and 7) intended to retain the coke, so that it is broken by the devices previously described in their movement. descending,.
The thrust means such as fins 371 pass their reciprocating movement between the lugs 38 of the sheath 15.
The frame 30 supports, in the hopper 24, a roof 39 with two slopes which protects the crankshaft 28 and the connecting rods 33 from contact with the
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coal contained in this hopper.
In the case of the use of lean fuels (anthracite, anthracite or coke) the coke breaker could advantageously be stopped, by means of a special control device placed on the electrical panel. e) A push-button cleaning device.
This device comprises flat pushers 40 sliding on the part of the hearth sole forming a wall for the air inlet duct 26.
These pushers 40 are maintained in contact with this sole by guides 41.
They are coupled .par connecting rods 42 to a crankshaft 43 journaled in bearings 44 carried by the frame 47 of the box 3 of the boiler.
This crankshaft 43 is driven at one end by an electric motor 45, via a speed reducer 46.
This crankshaft 43 is driven at one end by an electric motor 45, via a speed reducer 46.
A door 54, provided in the trunk 2, allows access to the pushrods 40 and their connecting rods 42. f) A by-pass device. allowing the boiler to operate with the sole depression of the chimney.
This device is formed by a bypass duct 81, connecting the cylindrical transverse chamber 20 to the duct 21 at its inlet into the fan 22.
On this bypass duct 81 is interposed a valve 48 with a flap 50 balanced by a counterweight 49 which remains in its open position (FIG. 5) when the gases flow at low speed, a flow gaseous gas of significant speed being capable of bringing the leaf 50 of this valve against an oblique seat 51 with the addition of the counterweight 49, the leaf (50) then being kept applied by the seat 51 by the difference of the mows - sions acting on both sides. g) Operation
The boiler described above works as follows:
Small caliber fuel is introduced and stored in hopper 24 through upper buffer 25.
As the combustion progresses) this fuel descends into the sheath 15, the shape of which flares slightly downwards makes it possible to prevent the fuel from jamming in the sheath under the effect of its swelling.
At the outlet of the vertical duct 15, the fuel is spread over the hearth 10 of the hearth along two landslide slopes T1, T2 (FIG. 8), one Tl flowing through the slot 16 on the side of the hearth 9, the other T2 through the slot 27 on the side of the air inlet duct 26.
Under the effect of the depression created in the hearth 9 by the suction of the fan 22, an air current is established according to the arrows F in the air supply duct 26, and through the layer of fuel contained between the two slopes T1 and T2 which thus enters combustion.
If the fuel is agglutinating, there is produced in C (figure 9), above the lower layer in combustion, a layer of agglomerated coke
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which would form a plug in the cladding 15 and thus prevent the fuel from descending to the fireplace.
In the boiler of the invention, the rods 34 of the coke-breaking device, engaged in a vertical reciprocating movement, by their coupling to the crankshaft shaft 28, are lowered at regular intervals and break the cake. coke formed at 0 (Figure 8).
The lugs 38 held projecting in this sheath 15 retain this cake by its edges, so that the rod 34 does not push it all at once into the burning layer. This cake, retained on the edges by the lugs 38, is smashed by the rod 34 which thus breaks it into pieces, which are then dragged along with the fuel.
The pieces of coke thus formed complete their combustion with the rest of the fuel on the hearth 10 of the hearth.
In the case of using bituminous fuels, the coke which forms in the immediate vicinity of the igniting mass, supports the molten fuel in a pasty mass which adheres to this coke. When the coke layer is broken by the coke breaker, the molten carbon is carried along with this coke and brought into contact with the ignited fuel, which promotes the release of volatiles and facilitates combustion. .
To get to the hearth (9), the distillation gases pass through the layer of ignited fuel, which has the effect of raising their temperature and modifying their chemical composition, transforming them from heavy products to light products (cracking, which facilitates their combustion.
This combustion system is particularly advantageous in the case of fuel with a high content of volatile matter, because it avoids the need to have recourse to refractory linings to allow their rapid and complete combustion.
The calibrated orifices drilled in the upper part of the hopper-fuel store, allow, as has been said, the entry of a sufficient quantity of air to prevent the distillation gases from going back into the hopper, particularly at the bottom. When the fan-aspirator is switched off, a permanent sweeping of the mass of fuel takes place. the high speed of the air current as it passes through the slit 27 of reduced height, gives rise in the vicinity of this slit, to a high temperature which produces the melting of the ashes, even not very fusible, and the formation of a layer of clinker M. This molten clinker tends to flow towards the hearth 9 while the part of the layer which receives the arrival of fresh air from the side of the sheath 26 tends to solidify by cooling.
This clinker would invade the home if it was not evacuated.
For this purpose, the push rods 40 described above, and driven by the crankshaft 43 come into action at controlled intervals (FIG. 9).
These pushers 40 advance along arrow F1, pushing the chew cake M formed in front of slot 27, which itself pushes those formed previously.
The clinker plate softened by the high temperature of the firebox normally breaks under its own weight when it comes cantilevered in front of the vertical wall 14. It then falls into the ashtray 13.
If this too homogeneous plate did not break up by itself above the wall 14 :, it would come to meet the inclined wall 12 of the hearth 9, it would slide against this wall and break to fall into the ashtray 13 (figure 9).
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When the pushrods 40 return to their rear position, the igniting fuel which is no longer supported, fills the part released under the effect of its weight and by the action of the coke breaker and, the slot 27 being uncovered, the 'combustion air enters the fireplace again.
In established mode, the main or primary combustion takes place in the part of the layer adjacent to the slope T2 corresponding to the stroke of the pushrods 40, this part receiving fresh coal after each return to the rear of these pushrods. the part of the layer adjacent to zone T1 comprises a large proportion of non-agglomerated bottom ash crossed by the flames.
The secondary air admitted through the opening 54 allows the still combustible gases which have passed through the zone T1 to complete their combustion in the hearth 9.
The unburned fuel particles which are included in the divided bottom ash adjacent to zone T1, burn either by means of the oxygen which passes through these bottom ash, or by reduction of the carbonic acid to carbon monoxide, which helps to minimize the unburnt content of bottom ash pushed into the ashtray 13.
This arrangement is also advantageous in the case of non-agglutinating fuels, because the fines contained in the fuel and which are entrained by the primary combustion air, are retained during the passage of the combustion gases through the layer of clinker. ; which acts as a filter, and they burn on contact with these bottom ash which are very hot.
The combustion gases leave the hearth 9 through the duct 17 of reduced section to arrive in the longitudinal cylindrical chamber: 18.
The rolling of the gas flow as it passes through the duct 17 and the changes in direction of this flow contribute to the stirring of the mixture and allow the last fuel elements to burn.
These latter fuel elements burn in the cylindrical longitudinal chamber 18.
The very hot combustion gases then flow into the transverse chamber (20) to then pass through the successive series of tubes of the bundle of smoke tubes 6 alternately in one direction and then in the other, passing through the boxes of smoke 7 and abandoning their sensible heat to the water contained in the cylindrical body 1.
The cooled gases leave the tube bundle in the duct 21, through which they are sucked into the fan 22 which then discharges them into the chimney. A box 56 can be arranged to receive the entrained dust, if the fan is fitted with an appropriate separating device, t The adjustment of the calorific power supplied by the boiler can be obtained by intermittent operation of the vacuum fan 22, the fireplace operating at natural draft and at reduced power during the periods when this fan is off 22.
This natural draft, limited to a low depression due to the low temperature of the combustion gases at their exit from the tube bundle 6, would be insufficient to maintain combustion.
The leaf (50) of the valve (48), which is no longer applied to its seat (51) by the pressure difference, opens and the bypass 81 then allows the still hot gases to pass from the transverse manifold (20)
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directly at the inlet of the fan 22 which, even when stopped, does not offer great resistance to the gas flow, the flow rate of which is then very reduced.
The smoke tubes 6 are thus short-circuited and the resistance of the path is thus reduced, at the same time as the lowering of the temperature of the gases. the boiler can thus operate on natural draft, with reduced power, but under good combustion and efficiency conditions.
If the calorie needs increase, it is necessary to restart the vacuum fan 22; the high speed of the gas flow which traverses, then the duct 81, applies the flap 50 of the valve against its inclined seat 51 with the addition of the counterweight 49. The bypass 81 is thus closed and the combustion gases are forced to take the longer and more resistant path passing through the tube bundle 6 and the duct 21.
The combustion is regulated by metering the secondary air, by means of the removable washer placed on the orifice of the end plug (53) of the duct 52 for introducing secondary air. This adjustment, which only needs to be modified in the event of a significant change in the characteristics of the fuel, can only be corrected voluntarily by replacing the removable washer. Bad settings are thus avoided, resulting from too easy and ill-reasoned interventions by inexperienced users.
To ignite the boiler, the hopper 24 is filled with small-caliber fuel which descends through the sheath 15 to form, on the sole 10, the two slopes T1 and T2. If the fuel does not descend regularly, we will operate: the coke breaker device described above.
The slope T2 located in front of the slot 27 in the primary air inlet duct 26 is lined with dry wood, in small pieces. Shavings, paper, etc. are placed in front of this wood. fire to these highly flammable materials all along the sheath 26, at the same time as the motor 23 controlling the vacuum fan 22 is started, the coke breaker device 34 and the push buttons 40 being placed in the automatic operating position .
The fire then spreads rapidly to the entire layer of fuel located between the slopes T1, T2 and the outlet of the duct 15.
If the fire is extinguished during operation, the coke-breaker 34 and the push-buttons 40 are operated several times until fresh fuel appears in front of the slot 16, then the procedure is as for ignition without quitting. 'it is necessary to empty the fireplace as in known boilers.
The coke breaker 34 could operate continuously at a very low speed, but it is preferable to put it into action only at sufficiently short intervals to avoid the formation of too large masses of coke. This prevents an exaggerated settling of the fuel in the combustion zone, and limits the grinding of friable fuels as well as the consumption of electric current. This intermittent running is automatically controlled by a clockwork movement.
The pushers 40 must operate at time intervals which depend on the ash content of the fuel and the rapidity of its consumption.
The above boiler allows the use of all solid mineral fuels, from anthracite to lignite, as well as cokes and semi-cokes.
It can be established for larger or smaller calibers, but a dimension of 30 to 35 mm is best suited to the generator described.
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It is advantageous to use in the hearth described the fuel as it comes out of the mine after simple removal of stones and pieces exceeding the size, that is to say a fuel which is not screened, neither washed; nor dusted. The cost price of this fuel is much lower than that of washed and calibrated fuels.
The boiler described in the present patent can be a central heating boiler, steam or hot water, as well as a boiler of the industrial type for the production of steam, hot water or hot water. heated
The boiler described and shown in the drawings comprises only one body, horizontal cylindrical containing the hearth and the tube bundle.
Without departing from the scope of the invention, this boiler could be made in several bodies, one containing, for example, the hearth, the other the tube bundle.
The boiler shown in Figures 10 to 13 comprises a flat sole 10 above which is arranged a fuel supply duct 15 supplied by an accumulation hopper 24.
The fuel supply duct 15 forms, above the sole 10, and on the outside side, a slot 27 for the combustion air supply and, on the side of the combustion air. inside, a slot 16 for the flow of combustion gases and the evacuation of bottom ash.
Pushers 40 sliding on the sole 10 in a reciprocating motion push the clinker which forms on this sole 10, into an ashtray 13 arranged below after this sole 10.
The hearth comprises, above the ashtray 13 and the internal part of the sole 10, a combustion chamber 11 communicating with the fuel descent duct 15 via the slot 16 described above.
The sole 10 of the boiler has air inlet orifices distributed in two bands perpendicular to the direction of movement of the pushers 40.
These orifices may be constituted by simple perforations of small diameter 201 formed in the plate constituting the sole 10 (FIG.
10) distributed in two bands 202 - 203 extending over the entire length of the sole.
These orifices can also be formed by gaps separating the bars 204 of short length arranged transversely to the direction of the corresponding strip (FIGS. 14 and 15).
Each strip of orifices 201 constitutes the upper wall of an air supply duct 206, 207. These ducts are, for example, constituted by a sheet folded in a U and welded by its edges under the sole 10 on both sides. the other of the bands of holes 202, 203.
In the case where the orifices are formed by the intervals between the bars 204, the conduits 206,207 internally have projecting flanges 208 on which the bars 204 rest, by their ends.
Each of the ducts 206, 207 for supplying air to the orifices of the sole 10 opens to the outside, through the front of the boiler via a tubular suction inlet 209 (FIGS. 11 and 13).
In the case of a boiler having a large longitudinal dimension, and as a result of the relatively long ducts 206, 207, each of the ducts would open out at its two ends through the front and rear facades of the boiler via a suction inlet.
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Each suction mouth can be. formed as shown in section in figure 16.
The tube 209 has an external thread onto which is screwed a plug 210 pierced with a large hole 211 and clamping against the end of the tube 209 a removable washer 212 pierced with a hole 213. The air flow is adjusted by placing a washer whose hole 213 has a suitable diameter. To remove the ashes which fall in the conduits 206, 207 through the holes 201, the stopper 210 is unblocked and these ashes are removed by means of a scraper.
One of the bands of orifices 202 is located below the sheath.
15, fuel descent, the other strip 203 is placed immediately after the exit of the slot 16 separating this sheath 15 from the combustion chamber 11.
The operation of the fireplace is then as follows:
The negative pressure prevailing in the combustion chamber 11 causes the entry of the outside air, on the one hand through the slot 27 'separating the downpipe 15 from the sole 10 on the other hand, through the bands of orifices 202 , 203 of sole 10? Primary combustion is ensured in zone 1 located below the duct 15 by the air arriving along F1 through the slot 26, and by the air entering along f2 through the holes 201 of the first strip 202 (figure 17) .
The air entering the hearth through this first strip 202, following f2, passes through the layer of clinker in formation, in which it ensures the combustion of the carbon still included in the mass, and cva mix with the air. .arriving, following fl through slot 27 to form the flames exiting along f3 through slot 16.
The passage of this air, following f2, through the forming clinker, cools this molten clinker, and solidifies it around the sinuous channels that the air has created to penetrate into the mass, which produces a porous clinker.
This addition of primary air facilitates the passage of air through the fuel, increases the power developed by the combustion chamber and decreases the vacuum required in the combustion chamber 11.
The air which penetrates along f4 into the bottom ash layer through the orifices of the second strip 203, ensures the secondary combustion, that is to say the combustion of the gaseous unburnt particles, in part in the zone 11 which is formed by the upper portion of the bottom ash layer which is thus maintained at high temperature, and partly in the combustion chamber 11.
This penetrating air following f4 also ensures the combustion of the solid carbon which can remain in the clinker mainly in the zone, ne 11 after the primary combustion in the zone 1.
The penetration of the layer of clinker by the air coming following f4 through the orifices of the second strip 203 is made possible by the porosity of the layer of clinker obtained, as described above, by virtue of the air entering the molten layer through the orifices of the first strip 202.
By suitably determining the width of the second strip 203 and the stroke of the pushers 40, all the parts of the slag cake, exiting through the slot 16, are systematically passed into the zone swept by the air coming from this strip 203, this which allows to obtain complete combustion and, consequently, a very high efficiency.
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This arrangement is very characteristic and very important because it achieves a methodical exhaustion of the slag at the same time as a very precise dosage of the secondary air making it possible to obtain a very high CO2 content in the fumes, without risk of evacuate unburnt gas.
The delimitation of the combustion zones shown in FIG. 17 corresponds approximately to the speed established in the middle of the time interval between two consecutive operations of the push buttons.
The present invention also extends to a particular form of the exchange surface of the boiler combined with the hearths described above.
According to one embodiment, this exchange surface is produced in the form of a bundle of straight tubes arranged in six planes of increasing length, connected in a zig-zag fashion. (Figure 10).
The first plane of tubes comprises two tubes 2151 ′ 2152 opening at their lower part into a lower horizontal collector tube 216 connected to the combustion chamber 11 by a very short duct 217 and at their upper part into an upper collector tube 218.
The second tube plane comprises two tubes 2191, 2192 opening at their upper part into the upper manifold 218 alternately with the tubes of the first tube plane and at their lower part into a lower manifold 220.
And so on for the tubes 2211, 2212 of the third plane of tubes and their upper manifold 222, for the tubes 2231, 2232 of the fourth plane of tubes and their lower manifold 224, for the tubes 2251, 2252 of the fifth plane of tubes and their upper manifold 226, finally for the tubes 2271, 2272 of the sixth tube plane and their lower manifold 228.
In the case of the example shown (FIG. 10) all the upper collectors 218, 222, 226 are at the same level. The tube planes are of increasing length and form a certain angle between them, so that the lower collectors 216, 220, 224, 228 are arranged in an inclined plane substantially parallel to the inclined wall 12 of the combustion chamber. 11.
The lower manifold 228 of the last plane of tubes communicates with the suction of the draft fan.
The tube bundle of smoke tubes described above is housed in the body of the boiler, between the hopper 24 for accumulating fuel, the inclined wall 12 of the combustion chamber and the front 229 of the boiler.
The tube bundle is immersed in the water of this boiler, with the exception of the upper ends of the tubes which protrude above the upper wall 230 of this boiler and are closed by removable buffers allowing sweeping.
The upper horizontal manifolds 218, 222, 226 and lower 216, 220, 224, 228 also open at their two ends through the corresponding facades of the boiler, and are closed by removable buffers 236 allowing sweeping (Fig. . He).
The number of tubes of the same plane, which is 2 in the drawing given as an example, varies with the power of the boiler.
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¯ - - * - 15 ------- 01'1 - po-uri7à! T also vary the number of tube planes without departing from the scope of the invention.
The addition of the two air inlets 202 and 203, combined with the passage of the combustion gases through the ignitron carbon layer, accelerates the combustion of the distillation gases, which makes it possible to directly send the combustion products which are still in the form of flames at the outlet of the combustion chamber 11, of very small volume, directly in the outlet manifold 216 of the bundle of smoke tubes. The intermediate cylindrical combustion chamber provided above is thus eliminated.
To reach the starting manifold 216 the flames pass through a very short duct of relatively small cross section 217 which provides vigorous stirring of the gas by reducing the passage cross section and changing direction of the gas streams. This stirring allows the combustion of the last solid or gaseous unburnt which could remain in the combustion gases.
The boiler has on its front panel two openings closed by screwed caps 250, 251 and corresponding to the low points of the water chamber, located above the slots 16 and 27. These caps allow the sludge to be extracted. which can accumulate at these low points'. On the same facade are provided a hearth door 252 and an ashtray door
253 (figure 13).
In the case where non-agglutinating fuels are used, the coke-breaking device described in the main patent can be omitted and the slag and ash discharge pushers 40 can be controlled by hand by a simple and inexpensive mechanism shown. in Figures 10 and 12.
This device comprises a control lever 232 articulated around a horizontal axis 233 fixed by means of a section 234 on one of the sides of the boiler to the lower part of the latter.
This lever 232 is coupled by a connecting rod 235 to a crank
236 wedged on a horizontal shaft 238 fixed to the front of the section 234. The pusher 40 is itself coupled to this shaft 238 by two connecting rods 239 and two cranks 240 wedged on the shaft 238.
By making the lever ¯232 oscillate by hand around its axis 233, the pusher 40 is given the rectilinear reciprocating movement which produces, during the stroke of this pusher in the direction of the arrow f6, the push of the bottom ash towards the ashtray. .
This simple and inexpensive arrangement is suitable for small and medium-sized installations, for example boilers for buildings or pavilions, the operation of which is entrusted to a janitor or to any other person.
In this case, a warning device, bell or indicator light can be installed on the boiler, indicating remotely that the cleaning must be carried out.
This device can be controlled by the clockwork movement used for the automatic control of the push-buttons which, in this case, closes the electrical circuit of the sound or light warning device when the cleaning is to be carried out.
He also admits to notice that it is not necessary for the cleaning to be carried out as soon as the signal is working. A delay
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even long enough, only leads to a slowing down of the operation of the fireplace and a slight temporary reduction in efficiency, but does not risk causing the fireplace to go out.
When certain fuels are used in boilers constructed in accordance with the invention, the ash of which is only meltable at high temperature and the fines content of which is quite high, it turns out that particles of incompletely burned fuel are projected at the surface of the slag cake, far from the exit slot 16. At this distance, the temperature of the slag is insufficient to sustain the combustion of the carbon still contained in the projected fuel particles, and this carbon is evacuated. in the slag.
The present invention also relates to a device making it possible to limit this projection and, by recovering the fuel particles, to eliminate the losses which result therefrom.
This device shown in Figures 18 and 19 comprises a screen 301 disposed in the combustion chamber 11 on the path of the projected particles.
This screen is formed of a flat box comprising two parallel walls 3011 - 3012 - joined together at their lower parts, and upper by semi-cylindrical walls 3013-3014.
This box 301 communicates by its two ends with the water blades 302 circulating in the front and rear facades of the boiler and a certain number of tubes 303 placed at the upper part of the box make it communicate with the body of water. reigning above the vault of the hearth 11. In this way, an intense water circulation is ensured in the screen which is exposed to the very hot flames coming out of the mass of fuel.
To prevent local vaporization at the upper part of the screen, the upper part, between two consecutive tubes 303 or between a wall of the boiler and a tube 303, has a double slope, the low point of which is in the middle of this. interval. This device facilitates the flow of water along the upper wall and prevents the formation of vapor pockets which would cause clicking during operation of the boiler.
The number of communication tubes 303 varies with the length of the hearth.
At one end of the screen, or at both ends (in the case of a very long boiler), an orifice 304 fitted with a removable plug 305, allows the removal of sludge and scale which may be deposited on the screen. inside the screen.
The screen 301, which is shown vertical in the drawing, could be placed obliquely, following the dotted line for example.
In the above-described firebox, the fuel particles, entrained by the flames which come out of the slot 16 with a speed, quite considerable due to the rolling between the upper wall of the slot 16.- and the igniting mass. , hit the screen 301 following the arrows fA.
The heavy fuel particles cannot continue to be entrained by the flames in their upward path, because the speed of the latter decreases considerably due to the sudden increase in the passage section at the exit of the slot 16. The particles
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which strike the screen, therefore fall on the mass of slag and fuel which is below, and which is maintained at a high temperature by the combustion of the carbon which is still contained therein. This combustion is maintained by the secondary air entering through the strip of holes 203. The carbon still contained in the particles deposited on this ignited bed is thus burnt as they are deposited.
Only the very light particles can be supported by the flames and entrained, according to the arrows fB, towards the outlet orifice 217; but, as they are of very small volume, they remain in contact with the flames long enough for most of the carbon they contain to be burnt off before the cooling of the gases stops combustion.
The losses per unburnt solids are thus considerably reduced.
In the drawing, the arrows marked fA indicate the trajectory of the heavy particles between the slit 16 and the screen and the arrows marked fB indicate the course of the flames towards the orifice exit 217.
The present invention also extends to a particular mode of operation of the fireplace described above,
According to the invention, the sludge pushers 40 in their forward or thrust movement do not engage in the slot 16 separating the fuel supply duct 15 from the combustion chamber 11. These pushers stop for example at plumb with the inner wall of the sheath 15 as shown in broken lines in FIG. 18.
In this way, the slot 16 is always closed by the slag cake composed of bottom ash at the bottom and, at the top, of a mixture of bottom ash, ashes and combustibles during combustion.
In this way, the fresh fuel which descends in the vertical supply duct 15 to replace the fuel as it is consumed or to fill the vacuum left by the push-buttons when they return to their rest position, remains at- below the downpipe 15, without spreading towards the combustion chamber 11. The distillation products and the combustion gases are therefore forced to pass through a layer of mixture of slag and ignited fuel to open into the combustion chamber 11.
This mode of operation makes it possible to overcome the drawbacks of boilers and burners with gravity feed, in which the fresh fuel descends to the surface of the combustion embankments, both during operation of the appliance and during heating. reconstitution of these slopes after each scrubbing. As a result of this operating mode, when, after cleaning, the fuel is allowed to rapidly fill the hearth, the flames are smothered by the fresh fuel and there is a combustion-free distillation of the distillates. If this state is prolonged, an explosion inevitably occurs when the flames reappear, that is to say when the distillation gases are ignited.
This explosion can be very serious and not only damage the boiler, the flues and the chimney, but also cause accidents that could be fatal to personnel.
Limiting the stroke of the push-buttons so that they cannot pass through the slot 16, combined with the devices provided below, which automatically limit the operation of the push-buttons to one round trip to each of their interventions, gives complete safety.
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in relation to the risk of explosions. This mode of operation ensures, moreover, all the advantages resulting from the crossing, by the products of distillation, and the combustion gases, of a layer of slag and of ignited fuel, that is to say say the transformation of heavy products into light products allowing their rapid and complete combustion and eliminating the need for refractory linings to ensure this complete combustion.
In the event that the push-buttons have a very short stroke, the same result could be obtained by making them perform two or more successive forward and backward movements, at each unclogging operation, so as to cause advancement of the slag cake through the intermediary of an increasingly thick layer of fuel which would come between the pushers and the slag cake. In this case, it would be necessary to stop the back and forth movements of the push rods before fresh fuel can reach the exit of slot 16.
Limiting the stroke of the push rods then allows the combustion gases to go directly to the exchange surfaces without there being any fear of abnormal smoke deposits on these surfaces, which makes it possible to eliminate the cylindrical combustion chamber. intermediate 18 provided in the case of Figure 1 of this patent.
According to one embodiment of the invention, the pushers 40 have a cross section such that they almost completely obstruct the front slot 27 serving for the entry of air.
This prevents fuel deposited on the upper wall of the tappets from being entrained outside the fuel descent sheath 15, when the tappets return to their rest position.
When the push rods enter the mass of fuel again at the time of the next scouring operation, the fuel which has remained deposited on their upper wall is pushed back and, after a certain number of times. bre of back and forth movements of the push rods, fuel falls from them on the extension of the floor, towards the outside of the chausière It is then pushed back by the push rods themselves, to finally fall on the ground outside the boiler, which leads to an appreciable loss of fuel.
The present invention also extends to a particular embodiment of the device for controlling the tappets and the coke breaker in which the expensive and rather bulky belts and gear reducers are omitted.
This embodiment shown in Figure 21 comprises an electric motor 45 driving the crankshaft 43 either tappets or the coke breaker, via a powder or grain coupler 241 and a coupling with two plates 2421, 2422 making it possible to remedy the small differences in centering between the axis of the motor 45 and the axis of the crankshaft 43.
The powder or grain coupler comprises in the known manner a housing 241 wedged on the motor shaft 45 and a paddle wheel 243 inside this housing and wedged on the driven shaft 244 coaxial with the motor shaft. (fig; 22 .. The housing contains a certain quantity of metal powder or grains which first allows between the housing 241 and the paddle wheel 243, a relative movement which is damped as the powder or the grains collect at the periphery of the casing under the effect of centrifugal force.
In the present case, the inertia of the whole of the driven device is applied to a rapid starting of the shaft 43 so that the first revolution of this shaft 43 takes place at a speed much lower than that of the shaft 43. of the mo-
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tor 45, especially if the quantity of powder or grains put into the coupler 241 corresponds to a very gradual start-up.
The present invention also extends to an embodiment of the control of the three motors of the boiler: - the motor 23 of the fan, - the motor 45 of the tappets, - the motor 31 of the coke breaker.
This embodiment is shown in Figure 23 in the case of a three-phase power line.
The motor 23 of the fume extractor fan is supplied by a line 260 protected by circuit breakers 261 and controlled by a switch 262 controlled by an electromagnet 263. The coil 263 of this electromagnet is in circuit with the contacts d '' a thermostat 264 coupled with a safety thermostat 265 whose sensitive parts are in contact with the water from the boiler or with the contact of a pressure switch whose deformable part is subjected to the pressure of the steam of this boiler .
The coil 263 circuit can be closed by a forced run switch 266 bypassing thprmostat 264 and lighting a pilot lamp 267.
The push-button motor 45 is supplied by a line 268 with fuses 269 and switch 270, controlled by the electromagnet 271. The winding 271 of this electromagnet is in circuit with:
1) The inverter 286, controlled by the clockwork disc 285, driven by the motor 272.
2) The reverser 287, controlled by the finger 288, mounted on the end of the crankshaft 43 of the push rods and
3) The contacts of relay 276
The motor 272 driving the disk 285 is connected to one of the phases at the output of the switch 262 and is in circuit with the switch 273-274 controlled by. the cam 291, mounted on the end of the crankshaft 28 of the coke breaker.
Finally the motor 31 of the coke-breaker is supplied by a line 277, with fuse 278 and switch 279, controlled by an electromagnet 280. The winding 280 of this electromagnet is in circuit with:
1) The inverter 281, controlled by the clockwork disc 289, driven by the motor 284.
2) The reverser 282 controlled by the finger 283, mounted on the end of the crankshaft 28 of the coke breaker, and
3) The contacts of relay 275.
Motor 284, driving disk 289, is switched on with switch 290.
The coil of the relay 275 is in circuit with the inverters 286 and 287 and the contacts of the relay 276.
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The winding of the relay 276 is in circuit with the inverters 2811 and 2821 secured respectively to the inverters 281 and 282.
This assembly allows the following features:
The motor 23 of the fume extractor operates: 'as soon as the temperature or pressure drops in the boiler above a value determined by closing the contact of the device 264 and. energization of coil 263 controlling switch 262.
The bottom ash and ash evacuation tappets 40 must not operate at the same time as the coke breaker, in order to avoid their meeting below the fuel descent sleeve 15. It is advantageous that the coke breaker operates immediately after the evacuation of the slag so as to fill the space which has just been freed by the pushers 40 by lowering a certain quantity of fuel onto the hearth.
In the case of the diagram in FIG. 23, the control of the push-buttons 40 is controlled at a rate which is a function of the operating time of the fume extractor fan.
In practice, this rate will be determined after examining the slag which should not contain a significant amount of apparent unburnt material.
The device shown schematically in FIG. 23 works as follows:
The clockwork disc 285, whose motor 272 is supplied from line 260 after switch 262, totals the operating time of the vacuum cleaner, it activates the inverter 286 each time the vacuum is reached. total operating time of the fume extractor fan for which it was set, and thus closes the control circuit of the coil 271 actuating the switch 270 of the motor 45 of the push buttons.
But this control circuit passes through the inverter 287 and the contact of the relay 276. It can only be closed if the control circuit of the coil 280 of the switch 279 of the motor 31 of the coke breaker is itself closed. by the double inverter 281, 2811, controlled by the disc of the clockwork movement 289, this double inverter simultaneously closing the circuit of the 'relay 276 and that of the coil 280.
The push-buttons can only operate when the coke-breaker is ready to start, but this starting is immediately stopped by the relay 275 which cuts the circuit of the coil 280 of the switch 279 as soon as the circuit of the coil 271 of the switch. switch 270 is itself closed.
The lifters can thus operate without the risk of hitting the coke breaker. The finger 288, wedged on the shaft 43 of the tappet control crankshaft, tilts the reverser 287 when this shaft 43 makes one revolution, which stops the tappets 40 after one round trip.
At this moment, the relay 275 closes and, the circuit of the coil 280 of the switch 279 being closed, the motor 31 of the coke breaker starts up, to cause the rods 34 to move back and forth. .
When the control shaft 28 of these rods has made one revolution, the finger 283 actuates the double inverter 282, 2821 and cuts the circuit.
The cam 291 in engagement with the movable arm 273 of the contact 273, 274 maintains this contact closed only when the shaft 28 is in a position close to its rest position, which prevents the actuation of the push-buttons when the breakage occurs. -coke is in use.
The switch 29G makes it possible to stop the clock movement 289 when the coke breaker is not in service for example when using
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a non-coking fuel.
The operation of the firebox at reduced speed can also be achieved by the device shown in figure 20.
This device comprises a pyrostat 306, arranged at a point in the path of the combustion gases and, preferably, before the fan-aspirator 22. This pyrostat can be placed either on one of the smoke boxes 7-8, shown. in FIGS. 1, 2 and 3, or on the suction duct 21 of the fan-vacuum 22 (FIG. 4). The pyrostat 306 could also be mounted at the end of one of the tubes 215-219-221-223-225-227 of the boiler of figure 10.
The pyrostat 306 controls the starting of the motor 23 of the fan-vacuum 22, for example by closing the control circuit of the contactor 262 by bypassing, for example, the terminals of the apparatus 264 (FIG. 23).
The same result is obtained if the pyrostat 306 bypasses the terminals of the forced operation switch 266 (FIG. 23).
This avoids any risk of the fuel being extinguished, in the event that the natural draft of the chimney could not ensure a sufficient flow of gas through the exchange surfaces to maintain long-term combustion; but, at the same time, the fairly significant drawback of the use of a bypass preventing passage through the exchange surfaces is eliminated. In the case of using this bypass, it happens very often that, when the chimney has a fairly considerable natural draft, the heat output is too high at idle speed, with the fan-vacuum cleaner off, which decreases quite seriously. the total efficiency of the boiler.
A clockwork movement could also be used which, if properly adjusted, would automatically restart the fan whenever stopping for too long would risk causing the fuel to go out in the fireplace. This clockwork movement would perform the same shunt operations described above for the pyrostat 306.
The boiler described above also has many technical advantages, in particular the following:
1) It allows the use of agglutinating coals, the coke breaker 34 clamping the coke layer which tends to obstruct the fuel descent duct.
2) It allows 3 .- 'use of charcoal with a high ash content, this ash being removed automatically by the pushers 40.
3) It allows two very different walking speeds: - a normal walking speed, with draft drawn by a fan, large exchange surface, high production of calories and high efficiency.
- reduced walking speed, natural draft, reduced exchange surface, very low heat production and still fairly high efficiency.
4) The passage from one of these steps to the other is done by simple automatic control of the fan-vacuum cleaner, the bypass being automatically controlled by the valve 50.
5) Focus 9, chambers 18 and 20, tube bundle 6
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are housed inside the cylindrical body 1 containing the water. Radiation losses. are therefore reduced to a minimum and the thermal efficiency of the
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generator is high. R E 'U F- N D I C A' ¯T 0 N S.
1) Boiler with internal hearth characterized in that the-hearth comprises a flat hearth 10 above which is arranged a duct of fuel supply, leaving at its base, below this hearth 10, a slot 27 on the outside side, for the supply of combustion air, and on the inside side, a slot 16 for the flow of combustion gases and the evacuation of bottom ash, which allows to release the bottom ash by sliding on this sole.
2) Hearth comprising a fuel descent sheath over- mounting a proper hearth, characterized by means arranged in this sheath for breaking the coke which forms above the igniting mass, which makes it possible to prevent this coke from clogging this fuel descent duct.