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La présente invention concerne les foyers agencés pour brûler un combustible solide, en morceaux ou en grainso
Elle a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un foyer capable de brûler ce genre de combustible sous forme de nappe min- ce, traversée de part en part par le comburant dans le sens de sa faible épaisseur, ce foyer étant remarquable notamment par le fait de comporter un conduit plat qui délimite positivement les dimensions de la nappe et dont les deux parois opposées qui définissent la longueur de la nappe sont ajou- rées pour le passage, au travers de l'une d'elles, du comburant, et, au tra- vers de l'autre, des gaz de la combustion,, ce conduit étant suffisamment inclinéde préférence vertical,
pour que le combustible chargé à sa partie supérieure s'écoule progressivement vers le bas sous l'effet de son propre poids, au fur et à mesure de la combustion qui s'opère dans ledit conduit par le comburant qui circule transversalement audit conduit au travers desdites parois ajourées, ladite nappe de combustible reposant par sa tranche inférieure sur une plaque effaçable de soutien.
Un tel foyer convient tout spécialement à la combustion totale dans d'excellentes conditions de rendement de charbons de petit calibre, notamment de charbon en grains moyens et petits,, même de charbons flambants.
De préférence, ledit conduit est surmonté d'un réservoir destiné à recevoir une réserve de combustible et qui est agencé de façon que le charbon pénètre de lui-même par gravité dans ledit conduit au fur et à mesure de la descente du combustible qui se trouve dans ce dernier.
Lesdites parois ajourées dudit conduit peuvent être rectilignes ou bien incurvées., éventuellement circulaires ou affecter tout autre contour curviligne fermé ou non; elles peuvent être en matière réfractaire mais, de préférence., elles sont constituées chacune par des barreaux horizontaux espacés en hauteur les uns des autres et constituant ainsi une sorte de grille. Il est particulièrement avantageux que ces barreaux soient à section transversale méplate et inclinés, vers le bas, d'avant en arrière dans le sens de circulation du comburant pour ce qui est de la paroi frontale et, d'arrière en avant, pour la paroi de sortie des gaz de combustion.
Grâce à cette section méplate, chaque passage, que définissent l'un avec l'autre deux barreaux adjacents. affecte alors la forme approximative d'un venturi plat, très favorable au passage de l'air à travers le foyer et à la combustion complète à la sortie du foyer.
Il peut être avantageux, notamment dans certaines applications où il y a lieu de produire de l'eau chaude ou de la vapeur, de constituer la paroi ajourée de sortie des gaz de combustion, et éventuellement la paroi avant, de façon qu'elle soit creuse afin de pouvoir contenir un liquide, par exemple de l'eau, avantageusement en étant alors raccordée à des capacités, chauffées par le foyer, de production de liquide chaud, d'eau chaude par exemple, ou de vapeur. De même, il peut être bon que les parois latérales du conduit-foyer soient creuses et renferment un liquide, par exemple de l'eau et il est avantageux que l'intérieur de ces parois soit relié aux capacités de production de liquide chaud, d'eau chaude par exem- ple, ou de vapeur chauffées par le foyer.
Dans une réalisation particulière réunissant l'emploi de barreaux et le refroidissement par liquide des parois latérales du conduitfoyer, les parois latérales creuses du foyer sont reliées l'une à l'autre par des barreaux creux débouchant à leurs extrémités à l'intérieur de ces parois.
Une autre caractéristique que présente, de préférence, un foyer agencé conformément à la présente invention consiste en une chambre de répartition du comburant mélangée en avant de la paroi ajourée frontale dudit conduit, la plaque de façade de cette chambre constituant, de préférence,
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une porte et portant au moins un orifice, avantageusement réglable, d'entrée d'air.
Un autre perfectionnement encore.. dans le cas de foyer comportant à sa partie supérieure une capacité destinée à contenir une réserve de combustible, est que la masse de charbon en réserve est protégée des gaz de combustion par une paroi postérieure, ou écran, plus ou moins isolante thermiquement. Cet écran pourrait être constitué par un produit réfractaire adéquat mais il est avantageux, particulièrement dans le cas d'un foyer servant à produire de l'eau chaude ou de la vapeur, de constituer cet écran par un corps creux dont l'intérieur est en communication avec les capacités productives d'eau chaude ou de vapeur. La présence de cet écran est principalement destinée à empêcher le combustible en réserve d'atteindre une température à laquelle il commencerait à distiller.
Un autre perfectionnement encore du foyer objet de l'invention, lorsqu'on veut le doter d'une arrivée d'air secondaire et que la paroi ajourée arrière du foyer est intérieurement refroidie par un liquide, est que de l'air secondaire est distribué par au moins un conduit, et de préférence plusieurs, disposés en parallèle, porté par ladite paroi ajourée arrière du foyer et longeant un passage des gaz de combustion au travers de cette paroi, conduit qui est percé d'orifices espacés le long dudit passage et qui est relié à cette paroi de façon à être avec elle en bonne conductibilité thermique. De cette façon la paroi dudit conduit est refroidie par la paroi du foyer, cependant que l'air secondaire qui y circule s'y réchauffe avant de se méler aux gaz de combustion.
Lorsqu'il existe plusieurs conduits de distribution d'air secondaire, ceux-ci débouchent de préférence dans un petit collecteur prévu à l'extérieur du foyer.
L'admission d'air secondaire peut avantageusement être réglée de façon connue, en fonction de la dépression à la cheminée, par une ventelle tarée, ou mieux par deux ventelles tarées différemment pour deux régimes de marche, par exemple le ralenti et la pleine marche.
Le dispositif de la présente invention se prête, d'une façon particulièrement pratique à la transformation aisée de chaudières existantes en chaudières capables de brûler, avec un bon rendement, et de préférence sous l'aide de moyens mécaniques, les combustibles en question. A cet effet, selon un autre perfectionnement, il est facile de constituer un foyer de transformation agencé de façon à être capable de brûler convenablement les combustibles en petits grains, et constituant un tout monobloc se rapportant en bloc sur la plaque de façace des chaudières existantes, après enlèvement des portes de ces chaudières.
Une caractéristique que présente,de préférence, le foyer ainsi perfectionné est que cette fixation sur la chaudière après enlèvement des garnitures de celle-ci se fait dans les emplacements des bouchons usuels, haut et bas, de celle-ci, au moyen, par exemple, de pièces intermédiaires de jonction vissées à la place desdits bouchons et formant brides sur lesquelles ledit foyer est boulonné.
Dans une réalisation particulière du foyer objet de l'invention, celui-ci comporte une gaine de liquide et les dites pièces de jonction, haut et bas, sont axialement creuses afin de mettre en communication ladite galne de liquide avec la capacité en liquide de la chaudière.
Une autre caractéristique que présente une réalisation avantageuse du foyer objet de l'invention est que celui-ci a son enveloppe extérieure qui, sur la face s'appliquant sur la chaudière, emboîte le pourtour de la plaque de façade de la chaudière. de façon à permettre la pose d'un joint au mastic entre cette partie emboitante de l'enveloppe et ladite plaque.
A titre d'exemple nullement limitatif, on a figuré schématiquement sur le dessin ci-joint une forme de réalisation du foyer objet de l'in-
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vention, appliqué aux chaudières de chauffage central et comportant les di- verses caractéristiques susmentionnées, ainsi que certaines autres singula- rités avantageuses.
Dans ce dessin s
La fig. 1 est une vue en coupe verticale suivant la ligne I-I de la fig. 20
La fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne désignée par II-II sur la fige 1. certaines parties en avant du plan de coupe étant figurées en trait mixte.
La figo .3 est une vue schématique extérieure et en perspective du bloc constituant le foyer proprement dit.. les tôles constituant le ré- servoir supérieur à combustible et les garnitures étant enlevées.
Dans cet exemple d'application, la partie avant d'une petite chaudière de chauffage central, par ailleurs classique et dont on n'a re- présenté que deux des éléments 1 creux et pleins d'eau, est constituée, en avant du premier de ces éléments.. par un corps creux comportant un fond creux 2 et deux parois latérales verticales 3 qui prolongent vers l'avant les côtés de la chaudièreo Ces parois 3 sont également creuses et leur in- térieur 4 est en communication avec l'intérieur 5 du fond 2. lequel est également en communication avec l'intérieur des éléments 1.
Entre ces pa- rois latérales 3. transversalement à elles et à leur partie inférieure,s'é- tendent deux parois ajourées verticales et parallèles 6 et 7 écartées l'une de l'autre de quelques centimètres (10 à 15 cm environ) Chacune de ces parois est constituée par des tubes superposés 8, espacés en hauteur les uns des autres et de section transversale méplatq . Les tubes de la paroi 6. située en avant, sont inclinés vers le bas. d'avant en arrière; ceux de la paroi ajourée arrière 7 sont également inclinés vers le bas, mais d'arrière en avant. Ces tubes 8. en acier par exemple, sont creux et fixés de façon étanche aux côtés 3 de façon à déboucher à l'intérieur 4 de ceux-ci.
Entre ces parois ajourées 6 et 7 et le fond 2, à l'aplomb du conduit vertical formé entre eux par les parois ajourées 6 et 7 et les côtés 3. s'étend d'un côté 3 à l'autre et transversalement à eux,, une plaque pleine 10 assez grande pour obstruer le débouché inférieur dudit conduite Cette plaque 10 est supportée sur les côtés 3 par des fers U. 11. fixés à ceux-ci et dans lesquels elle peut coulisser.
D'autres ferts U. 12 ey 13. étagés au-dessous du fer 11 et fixés aussi aux deux côtés 3 s'étendent plus loin que les fers 11 à l'intérieur de la chaudière et constituent des glissières pour d'autres plaques coulissantes i4 et 15 destinées à recueillir les cendres entraînées hors du foyer et qui retombent à l'intérieur de la chaudière.
Sur le devant, l'espace entre le fond 2 et les côtés 3 est fermé, sur une hauteur un peu supérieure à celle de la paroi ajourée 6. par une porte 17 de type usuel, articulée en 18 (fig. 2) sur l'un des côtés 3 et qui présente un orifice 19 d'admission d'air, que l'on peut ouvrir plus ou moins par un couvercle 20 de position réglable, par exemple à la main. Ce couvercle 20 peut également être commandé par un régulateur de tirage thermostatique ou manométrique. Quelque distance est ménagée entre la porte 17 et la paroi ajourée frontale 6 afin qu'il se trouve constitué en avant de celle-ci une chambre de répartition de l'air admis à travers l'orifice 19.
Au-dessus de cette porte 17 l'espace entre les côtés 3 est fermé devant par une sorte de caisson proéminent 22 ayant une face frontale qui comporte une partie inférieure 23 inclinée vers le bas d'avant en arrière pour aboutir au voisinage de l'extrémité supérieure de la paroi ajourée frontale 6, et une partie haute 24 inclinée vers le bas d'arrière en avanto Cette dernière partie 24 présente un orifice 25 que ferme un couvercle 26.
L'intérieur de ce caisson communique avec l'espace entre les côtés 3 au-dessus de l'extrémité supérieure du conduit plat formée entre elles par les parois ajourées 6 et 7. espace limité vers l'arrière par une cloison verticale 27 qui
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s'étend d'un côté 3 à l'autre au-dessus de la paroi ajourée arrière 7, et à sa partie supérieure par une paroi qui s'étend entre ces côtés 3, la cloison 27 et l'arête supérieure du caisson 22. Il se trouve ainsi constitué par l'intérieur du caisson 22 et ledit espace un réservoir 28 à combustible, remplissable par l'orifice 25 et qui communique librement avec ledit conduit plat. Pour donner au réservoir 28 le maximum de volume, la partie des côtés 3 qui forme paroi de ce réservoir peut ne pas être une paroi creuse mais une simple plaque pleine.
La cloison 27 est creuse et son intérieur est en communication avec celui des côtés 3 d'une part, et avec celui des éléments de la chaudière, d'autre part.
Les bords arrières des tubes 8 de la paroi ajourée arrière 7 sont formés par des conduits 31, venus de matière ou rapportés de toute façon appropriée sur les tubes 8 et percés de petits trous espacés. Ces conduits 31 traversent les côtés 3 pour déboucher dans de petits collecteurs rapportés extérieurement sur les côtés 3 et dont l'intérieur communique avec l'atmosphère, la section de communication étant commandée par des moyens de réglage à main ou automatiques, par exemple une ventelle tarée.
Il est clair que, lorsqu'un combustible en morceaux ou en grains est chargé dans le réservoir à combustible, il se forme entre les parois ajourées 6 et 7 une nappe ou colonne mince de combustible qui repose par sa tranche inférieure sur la plaque transversale 10. L'air qui entre par l'orifice*19 traverse horizontalement cette nappe et en assure ainsi la combustiono Le charbon contenu dans le réservoir supérieur s'écoule par gravité vers le bas au fur et à mesure de la combustion de celui se trouvant entre les deux parois ajourées 6 et 7. Les gaz résultant de la combustion s'échappant au travers de la paroi ajourée arrière 7 vers les éléments 1 de la chaudière. L'air secondaire sortant des conduits 31 achève., s'il en est besoin, la combustion.
Un espace suffisant est laissé entre la paroi 27 et l'élément 1 frontal pour qu'une partie de ces gaz puisse y passer afin d'aller chauffer la partie supérieure des éléments 1, la paroi 27 formant écran protecteur qui empêche le charbon contenu dans le réservoir d'être trop fortement chauffé par ces gaz et de commencer à distiller.
Pour effectuer le décendrage du foyer, il suffit après avoir ouvert la porte, de glisser une pelle ou une plaque entre les barreaux 8 au-dessus de la zone cendreuse et de tirer la plaque de soutènement 10 pour que toutes les cendres tombent dans le bas de la chaudière d'où il ne reste qu'à les évacuer.
Un tel foyer comprend, pour permettre, dans une forme d'exécution. l'adaptation sur une chaudière existante, une enveloppe extérieure dont la face postérieure est ouverte pour que l'enveloppe puisse emboîter légèrement l'élément de façade 1 de la chaudière sur laquelle il est destiné à être monté.
D'autre part, les côtés latéraux verticaux de cette enveloppe 3 et son fond 5 sont à double paroi et creux afin de contenir le même liquide que celui remplissant la chaudière; dans la moitié supérieure de l'enveloppe s'étend d'un côté latéral à l'autre une cloison verticale 27 à double paroi dont l'intérieur creux est en communication avec l'intérieur desdits côtés; cette paroi 27 est à quelque distance en avant de l'arête postérieure de l'enveloppe de façon qu'une fois le foyer en place sur la chaudière à transformer, il existe entre l'élément de façade de celleci et la cloison 27 un espace largement suffisant pour le passage des gaz de combustion.
A la place des bouchons vissés usuels que l'élément frontal 1 de la chaudière porte dans le haut et dans le bas, sont vissés les bossages centraux de deux brides la, chacune à face d'appui verticale s'appliquant avec interposition d'un joint, celle du haut contre la face arrière de la cloison 27. celle du bas contre la face arrière du fond creux 5. Les
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bossages vissés sont percés axialement de part en part et les faces arriérés de la cloison 27 et du fond 5 le sont également en regard de ces trous axiaux des bossages, de sorte que l'intérieur de la cloison 27 et l'intérieur du fond 5 sont en communication avec l'intérieur de l'élément frontal 1 de la chaudière. Dans la bride du haut sont passés deux boulons 1b qui traversent la cloison 27 de part en part en passant dans des tubes entretoises à l'in- térieur de cette paroi.
Des écrous se vissant sur les extrémités faisant saillie en avant de cette cloison 27 de ces boulons lb permettent de blo- quer solidement la cloison 27 contre la bride De mêmes la paroi arrière du fond 5 est bloquée contre la bride la du bas par des écrous vissés sur les extrémités faisant saillie en avant du fond 5, de deux boulons analo- gues passés dans la bride et qui traversent le fond dans des tubes entretoi- ses.
Un joint au mastic non représenté réalisé entre la partie em- boitante de l'enveloppe et l'élément de façade 1 de la chaudière assure l'étanchéité complète entre le foyer rapporté et le corps de la chaudière.
Bien entendu, l'invention n'est aucunement limitée aux détails de réalisation représentés ou décrits.. lesquels n'ont été donnés qu'à ti- tre d'exemple. C'est ainsi notamment que le foyer proprement dit peut être de tout type apte à brûler un charbon en petits grains, notamment un charbon flambant. En outre l'invention a également pour objet les chaudières de chauffage central équipées du foyer susdit.
En outre, l'invention n'est aucunement limitée aux détails de réalisation du foyer représentés ou décrits., lesquels n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le conduit formé par les parois ajourées entre elles peut, au lieu d'être vertical, être incliné d'un angle supérieur à l'angle naturel de talus du combustible utilisé; que les parois ajourées pourraient être constituées par des caissons pleins de liquide traversés de part en part et de façon étanche par des conduits de passage d'air, ou encore être constituées par de simples barreaux pleins en fonte réfractai- re ou autre matière appropriée ;
les parois de ce foyer peuvent être fai- tes aussi bien en fonte qu'en tôle, etc.00
D'autre part, l'invention englobe aussi les applications du foyer à colonne de combustible., qui constitue son objet principal à tous appareils de chauffage, tels que.notamment, chaudières de chauffage central, générateurs d'eau chaude, générateurs de vapeur.. générateurs d'air chaud, poêles, cuisinières, etc.... et par conséquent les appareils ainsi agencés.