"Perfectionnements apportés aux générateurs de chaleur" La présente invention est relative aux générateurs de chaleur du type comprenant un ensemble constitué par une chas-
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monobloc, à laquelle un combustible liquide ou gazeux est amené sous pression en vue de sa combustion, la chaleur développée étant utilisée directement'ou étant 'appliquée à un échangeur de chaleur. On connaît l'application de cette dernière version au chauffage des locaux. Un générateur de chaleur classique, destiné à cet usage, exige au moins 25 kilogrammes d'air pour
1 kilogramme de..combustible, pour permettre la combustion complète de ce dernier; d'autre part, on obtient un rendement compris entre 70 et 80 pour-cent environ avec une chambre de combustion et un échangeur de chaleur d'une conception judicieuse et de proportions pratiques. On sait que le rendement de la plupart des brûleurs connus se situe au-dessous du rendement théorique maximum de 86 pour-cent environ, lequel ne peut pas être atteint de façon économique en raison des dimensions excessives de l'échangeur de chaleur et des conditions extérieures affectant la combustion. Les chiffres de rendement cités plus haut et ailleurs au cours de la présente description sont basés sur pouvoir calorifique, brut du combustible.
La présente invention a pour but d'établir un générateur de chaleur du type ci-dessus qui présente des particularités permettant d'obtenir rapidement une combustion stable, propre et complète et d'entretenir cette combustion avec une marge d'excédent d'air sensiblement réduite comparativement aux appareils connus de forme classique... Un tel générateur de chaleur se caractérise par un rendement plus élevé de la combustion;
de plus, lorsqu'il fonctionne avec un échangeur de chaleur incorporé en vue du chauffage des locaux, il possède un rendement
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de gaz brûlés. Un autre objet de la présente invention est d'établir un générateur de chaleur produisant une flamme autoentretenue qui peinât d'éliminer l'emploi de matières réfractaires et qui engendre des produits de combustion d'un faible volume et d'une température élevée, comparativement aux appareils connus d'une puissance nominale équivalente. On ootient ainsi des taux élevés de transmission de chaleur avec des échangeurs de chaleur incorporés de faibles dimensions, tandis que les dimensions globales, le poids et le prix de revient du générateur de chaleur et des organes connexes sont réduits comparativement à ceux des appareils classiques connus. Un autre objet de l'invention est d'établir un générateur de chaleur
tel que spécifié plus haut, qui soit susceptible de brûler le
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bits ou de degrés d'ouverture, ainsi que d'éliminer plusieurs des facteurs, tels que la sensibilité vis-à-vis des influences extérieures qui, dans les brûleurs classiques, aboutirent à des fluctuations de rendement en cours de fonctionnement, à une diminution progressive du rendement et à une détérioration des éléments du brûleur. L'invention a en outre pour but d'établir un générateur de chaleur tel que spécifié plus haut,
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sorte que la combustion peut être établie et interrompue arbitrairement pour des cycles de courte durée, ce qui permet d'obtenir un débit de chaleur modulé, sans sacrifier le rendement de la combustion.
Suivant l'invention, un générateur de chaleur, tel que spécifié, comprend : une chambre de combustion, de préférence de forme cylindrique; un ajutage ou une tuyère d'injection de combustible amené sous pression, disposée à une extrémité de cette chambre, ladite chambre de combustion consistant en un <EMI ID=6.1>
deux passages encerclants pour le préchauffage de 1'air comourant, des orifices d'entrée d'air à ailettes prévus à la base
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admis à travers lesdits passages en contre-courant, une source d'air sous pression fournissant l'air comburant nécessaire, et
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électriques fonctionnant conformément à la pratique courante.
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trois ou plusieurs parois concentriques qui déterminent une chambre de comoustion centrale et deux ou plusieurs passa^^
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plus interne, cet air étant animé d'un mouvement giratoire tourbillonnaire d'un sens opposé à celui uu tourbillon prurit
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la chambre de co:nbustion précitée. Un générateur de chaleur suivant la présente invention comporte un système essentielle-
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rapport de l'emplacement, de la vitesse, de la répartition et de la température,régénérateur de chaleur fonctionnant, lorsqu'il est alimenté en combustible liquide, avec seulement lo kilogrammes environ d'air comburant pour 1 kilogramme de coinbustible, alors que les appareils connus du type classique fonctionnent avec ai moins 25 kilogrammes d'air. Un générateur de chaleur construit suivant la présente invention et alimenta en combustible gazeux fonctionne avec un excédent d'air comburant s'élevant à moins, .de . 15$ du minimum théorique nécessaire pour une combustion complète.
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ploi d'une chambre -d'échange de.chaleur incorporée, entourée d'une source distincte d'air sous pression appelé à absoroer de la chaleur à travers les parois dudit générateur de chaleur et de ladite chambre échangeuse de chaleur, et à être ensuite évacué hors d'un habillage ou carénage extérieur enveloppant, en vue de sa répartition.
Dans ce mode de construction, la chambre de combustion communique avec une chambre échangeuse de chaleur construite de manière à présenter une douole paroi annulaire, disposée autour du générateur de chaleur, le tout étant monté à la partie supérieure d'une enveloppe extérieure, dans la partie inférieure de laquelle est montée une soufflerie d'air destinée à refouler de l'air au-dessus et autour d'un générateur de chaleur, et d'un échangeur de chaleur qui lui est associé, vers le passage de sortie destiné à la distribution.
Dans le cas de combustible liquide, les puissances calor ifiques pour appareils de combustion employés pour le chauffage
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de volume de la chambre de combustion, fanais que, en utilisant l'objet de la présente invention pour cette application, on a
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rateur de chaleur étaoli suivant l'invention, les dimensions hors tout de l'appareil complet sont Beaucoup plus réduites, du point de vue volumétrique, que celles des appareils connus, prévus pour la même puissance.
Afin de faciliter l'intelligence et la mise en oeuvre de la présente invention, on se reportera aux dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 représente schématiquement et en coupe verticale, un générateur de chaleur construit suivant la présente invention et fonctionnant au combustible liquide.
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale d'un tel appa-
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Comme indiqué dans ces dessins, qui représentent un générateur de chaleur construit suivant la présente invention, on fait appel à une construction monobloc comprenant une chambre de combustion 1 entourée de trois parois cylindriques 2, 3 et 4, qui déterminent entre elles deux espaces annulaires 5 et o. La paroi extérieure 4 est infléchie vers l'intérieur et rejoint
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est fermée à sa partie inférieure, à l'exception d'un conduit 9 pour le raccordement à un ventilateur à air comourant.
L'extrémité inférieure du générateur de chaleur 1, forcée
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paroi 11 de forme conique et du manchon cylindrique 12. La paroi intermédiaire 3 est ouverte au-dessus, pour permettre la communication entre les espaces annulaires 5 et o et rejoint
la plaque de base 10 par l'intermédiaire d'une plaque annulaire 13,
La soufflerie à air comburant, raccordée au conduit 9, refoule de l'air vers le haut, à travers le passage o, puis vers le bas, à travers- le passage.5,..une..partie de l'air comburant entrant à travers des orifices d'admission 14 de forme angulaire, avec un mouvement de giration d'un sens opposé à celui
de l'air entrant à travers les orifices 15, de forme angulaire, disposés sur la périphérie du manchon 12. De l'air entre d'autre part dans la chambre de combustion à travers des perfora-
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liquide sous pression, des allumeurs 17 étant également fixés
à la plaque 10, en vue d'amorcer la combustion. Des aubes de guidage hélicoïdales 18 peuvent être disposées dans les espaces
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contre-courant de l'air comburant, ce qui a pour effet un refroidissement des parois du générateur de cnaleur et, finalement, la transmission de la chaleur à l'extérieur, à travers la paroi extérieure 4.
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que circulaire 10, permet le passade de la lumière émise par la flamme de la combustion, dans le but d'exciter un pyrostat
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tionnant d'une manière connue en soi.
Le tourbillon produit par les orifices d'admission il!+ de
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les orifices d'admission 15 de forme angulaire déterminent un tourbillon intérieur de l'air comburant, d'un sens de giration opposé au premier, le noyau de ce touroillon intérieur constituant une zone staoilisëe pour la propagation de la flamme produite...par le combustible sortant de l'ajutage lo, comme il est connu en soi. D'autre part, le touroillon contribue à l'homogénéité et à la turbulence du mélange de combustible et d'air, tout en assurant un mélange pauvre en combustible au voisinage de la paroi intérieure 2, afin d'empêcher qu'une combustion n'ait lieu au voisinage de la surface de ladite paroi 2.
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rateur de chaleur suivant -l'invention, l'air se dirigeant vers l'intérieur de la chambre de combustion à travers les perfora- tions lia avec un sens perpendiculaire par rapport à l'orient- tion du mélange de combustible et d'air en giration, qui émane
de la partie inférieure de la chambre de combustion, ledit mé- lange de combustible et d'air se joignant à son tour à l'air comburant admis à travers les orifices d'admission 14 et entrai- né en un mouvement giratoire.de sens opposé.
L'interaction du jet de combustible et des filets d'air
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tes très étendues, ce qui permet d'éliminer les organes tels que diffuseurs, chicanes, stabilisateurs, et analogues, qui doivent être établis en vue d'un débit fixe. La température élevée et l'épaisseur du front, de flaire stable produit sont telles que les grosses gouttelettes de conoustiole se vaporisent et brûlent à l'intérieur du périmètre du front de flamme.
L'effet. global.produit est celui d'une homogénéité optima
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dans la zone de combustion, ce qui donne lieu à une combustion autonome intense et stable dans une chambre de combustion d'un volume réduit comparativement aux appareils classiques d'une puissance calorifique équivalente. L'allure de la combustion étant auto-entretenue et indépendante des effets des surfaces réfractaires des parois de la chambre de combustion, cette allure s'établit instantanément. On peut tirer parti de ce facteur, pour opérer avec des cycles de chauffage de courte durée.
Les caractéristiques de combustion obtenues avec un générateur de chaleur construit suivant la présente invention sont telles que celui-ci peut fonctionner à des allures de combustion pouvant descendre jusque dix pour-cent du maximum, sans que la stabilité ou le rendement diminuent.
Il sera avantageux de prévoir des orifices dans la paroi cylindrique intermédiaire 3 des passades de préchauffage 5 et 6, pour favoriser à un certain degré une communication réciproque entre les deux passages, de façon à éliminer des gradients de température excessifs dans la paroi intérieure de la chambre de combustion.
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bre de combustion, ainsi que l'absence de combustion dans le voisinage immédiat de la paroi intérieure 2, de la partie conique 11 et du manchon 12, empêchent l'encrassement. En considérant que les dépôts de carbone sont hygroscopiques, le générateur de chaleur-suivant l'invention n'est pas atteint par les effets corrosifs habituels inhérents à la formation de caroone. Lorsque l'appareil de chauffage suivant l'invention fonctionne
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brûleur à perdre des gouttes est diminuée par les températures extrêmement élevées qui se maintiennent pendant un temps suffisant pour favoriser la combustion immédiate des dernières particules du combustible admis.
Dans un mode de réalisation d'un générateur de chaleur construit suivant l'invention, le générateur proprement dit est renfermé à l'intérieur d'une chambre échangeuse de chaleur encerclante, comportant des parois annulaires et dont la partie supérieure communique avec le passage d'évacuation 8 des produits de la combustion. Dans ce mode d'exécution, une soufflerie à air de circulation secondaire refoule de l'air autour des parties extérieures de l'échangeur de chaleur précité et sur
la paroi extérieure 4 du générateur de chaleur, l'air en circulation étant finalement évacué vers des registres de sortie ou vers une canalisation, pour servir au chauffage de locaux.
Un déflecteur annulaire 21, de forme conique, peut être fixé à la partie supérieure du manchon 12, dans le but de contrôler la combustion dans la zone 22.
Dans un mode d'exécution d'un générateur de chaleur établi suivant la. présente invention et affecté au chauffage de locaux, conjointement avec un échangeur de chaleur incorporé, ce générateur fonctionnant au combustible liquide, on peut obtenir des rendements globaux en régime normal supérieurs à 84 pour-cent, basés sur le pouvoir calorifique brut du combustible, cela
sous un volume inférieur à celui qui serait nécessaire avec les appareils connus. L'exiguïté relative de la zone de combustion contribue grandement à réduire les dimensions du carénage ou de l'habillage extérieur, ainsi que le coût de fabrication, tandis que les-températures de régime élevées, jointes au volume fortement réduit des produits de la combustion, permettent d'effectuer la transmission de chaleur voulue en utilisant un échangeur de chaleur incorporé de dimensions fort réduites comparativement à celles des appareils connus de forme classique et qui sont prévus pour une puissance équivalente et avec une même température des gaz pénétrant dans la cheminée d'évacuation.
Le comportement de l'appareil suivant l'invention est sensiblement inaffecté par les variations survenant.. dans les conditions ambiantes extérieures, telles que les effets produits par la cheminée d'évacuation. D'autre part, le maintien du rendement du dispositif- est assuré de façon automatique et ne doit pas être confié à des préposés.
Un générateur de chaleur suivant l'invention peut être monté et fonctionner suivant un angle ou une inclinaison quelconques, ce qui offre de larges possibilités d'adaptation et permet de choisir la meilleure forme de l'enveloppe.
Le générateur de chaleur suivant l'invention est établi de telle manière que les retours de flamme, qui se produisent dans les appareils connus, sont entièrement éliminés. Ceci est dû au fait que la chambre de combustion est mise sous pression par une soufflerie à haute pression, l'absence de retours de flamme étant d'autre part garantie par le fait que la pression
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nent toutes deux pour étouffer toute tendance au retour de flamme.
Les dimensions relativement réduites d'un générateur exempt d'éléments réfractaires, construit suivant la présente invention, et celles, également réduites, d'une chambre échangeuse de chaleur éventuellement adjointe à ce générateur, déterminent une réduction de l'inertie thermique de l'appareil, d'où diminution du temps de réchauffage.
L'emploi d'un, générateur de chaleur construit suivant la présente invention n'est pas limité aux applications visant le chauffage des locaux, étant donné que l'on peut envisager de nombreuses autres applications de ce générateur de chaleur, par exemple : l'utilisation directe de la chaleur produite, pour le séchage de matières, pour le séchage exécuté lors de procédés industriels et pour le chauffage de fours ou de fourneaux, ainsi que pour d'autres usages indirects qui nécessitent des échangeurs de chaleur en vue de faciliter l'utilisation de la chaleur et de la force motrice.
En outre, l'emploi du générateur de chaleur suivant l'invention n'est pas-limité aux appareils statiques, étant donné que les dimensions réduites et le faible poids, comparativement aux débits calorifiques pouvant être obtenus, permettent d'employer ce 'générateur dans des appareils portatifs destinés à divers usages analogues.