CA2972650C - Solid-fuel combustion chamber - Google Patents
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- F23B10/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
- F23B10/02—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers
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Abstract
Description
FOYER A COMBUSTIBLE SOLIDE
Objet de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un foyer à combustible solide comportant un brûleur étagé.
Arrière-plan technologique et état de la technique SOLID FUEL FIREPLACE
Object of the invention [0001] The the present invention relates to a solid fuel fireplace with a staged burner.
Technological background and state of the art
[0002] La combustion des combustibles solides a ceci de spécifique qu'elle se décompose en deux étapes. Une première phase se déroule au niveau du lit de combustible qui, porté à haute température, se décompose en gaz combustible, d'une part, et, en carbone solide, d'autre part. Ce même carbone solide se consume en présence d'oxygène ce qui permet de maintenir le lit de combustible à haute température et d'entretenir le phénomène de pyrolyse. Une fois libérés, les gaz de pyrolyse peuvent eux aussi être brûlés. Pour ce faire, il est nécessaire qu'ils soient mis en présence d'oxygène, mélangés à celui-ci et portés à une température élevée pendant un laps de temps suffisant pour que la combustion puisse être complète. [0002] The combustion of solid fuels is specific in that it is broken down into two steps. A first phase takes place at the level of the bed of fuel which, when brought to a high temperature, decomposes into combustible gas, of one hand, and, in solid carbon, on the other hand. This same solid carbon burns in presence of oxygen which makes it possible to maintain the fuel bed at high temperature and maintain the pyrolysis phenomenon. Once released, the gas pyrolysis can also be burned. To do this, it is necessary they be put in the presence of oxygen, mixed therewith and brought to a high temperature during sufficient time for combustion to be complete.
[0003] Afin d'optimiser la combustion et de limiter au maximum les émissions de gaz polluants, il est nécessaire d'étager la distribution d'air afin de maitriser la quantité
mise en contact avec le combustible dans ces différentes phases. [0003] In order optimize combustion and minimize emissions of polluting gases, it is necessary to stage the air distribution in order to control the quantity contact with the fuel in these different phases.
[0004] Ainsi, le document EP 0 401 205 B1 divulgue une chaudière avec une chambre de combustion primaire, une chambre de combustion secondaire et des dispositifs respectifs de transmission d'air primaire et d'air secondaire.
Dans ce document, le dispositif d'alimentation en air secondaire a la configuration d'un tronc de cône à double enveloppe, l'enveloppe interne étant percée de trous permettant la distribution d'air secondaire à l'intérieur du tronc de cône traversé par les gaz de la chambre de combustion primaire. Ce système a pour inconvénient qu'il a été
optimisé
pour obtenir une bonne combustion au détriment de l'esthétique de la flamme.
En effet, les nombreux trous d'amenée d'air secondaire à l'intérieur du tronc de cône vont donner lieu à des petites flammes inesthétiques dans la chambre de combustion secondaire. Or, dans certaines applications comme celles des foyers comportant une vitre permettant une vision de la flamme, il est non seulement important d'optimiser la combustion mais également de veiller à l'esthétique de la flamme. Lors du choix d'un foyer, le consommateur sera notamment sensible à la couleur (idéalement jaune-orange), à la taille (la plus grande possible par rapport à la chambre de combustion) et à la vigueur (idéalement calme et dansante) de celle-ci. [0004] Thus, document EP 0 401 205 B1 discloses a boiler with a primary combustion chamber, a secondary combustion chamber and respective primary air and secondary air transmission devices.
In this document, the secondary air supply device has the configuration from a trunk of double envelope cone, the internal envelope being pierced with holes allowing the secondary air distribution inside the truncated cone through which the gas from the primary combustion chamber. This system has the disadvantage that it has been optimized to obtain a good combustion to the detriment of the aesthetics of the flame.
In effect, the many secondary air intake holes inside the truncated cone are going give rise to unsightly small flames in the combustion chamber secondary. However, in certain applications such as those of hearths comprising a window allowing a view of the flame, it is not only important to optimize the combustion but also to take care of the aesthetics of the flame. During the choice of a household, the consumer will be particularly sensitive to the color (ideally yellow-orange), to the size (the largest possible compared to the room of combustion) and to the vigor (ideally calm and dancing) of it.
[0005] Du document JP S55 155110 A, on connaît un dispositif d'oxydation monté
sur une chambre de combustion afin d'enlever le monoxyde de carbone. Dans ce dispositif, de l'air secondaire est introduit dans un passage autour d'un corps conique dans lequel les gaz de combustion circulent. Grâce au mouvement ascendant des gaz de combustion et de l'air secondaire, ces derniers se mélangent au-dessus du corps conique avant d'entrer en contact avec une couche de catalyseur. [0005] From document JP S55 155110 A, an oxidation device mounted on a combustion chamber to remove carbon monoxide. In this device, secondary air is introduced into a passage around a conical body in which the combustion gases circulate. Thanks to the upward movement of gas combustion and secondary air, the latter mix above the conical body before coming into contact with a layer of catalyst.
[0006] On connaît du document US 4 945 837 A un système d'alimentation en pellets d'un foyer. Ce système comporte une ailette pour diriger le combustible vers la plaque de combustion en position supérieure et comporte des tubes de ventilation pour prévenir l'ignition et la combustion du combustible stocké dans des bacs.
L'ailette permet d'éviter que les particules du combustible ne retombent dans la vis d'alimentation et ne soient broyées en des plus petites particules.
Buts de l'invention [0006] We knows from US 4,945,837 A a supply system in pellets from a fireplace. This system includes a fin to direct the fuel to combustion plate in the upper position and has tubes of ventilation for prevent ignition and combustion of fuel stored in bins.
The fin prevents fuel particles from falling back into the auger feed and are ground into smaller particles.
Aims of the invention
[0007] La présente invention vise à réaliser un foyer dont l'agencement des différentes pièces constitutives du brûleur permet d'obtenir une combustion optimisée tout en assurant les qualités esthétiques de la flamme.
Brève description des figures [0007] The present invention aims to achieve a hearth whose arrangement of different constituent parts of the burner makes it possible to obtain combustion optimized while ensuring the aesthetic qualities of the flame.
Brief description of figures
[0008] La figure 1 représente une vue en coupe du brûleur au sein du foyer selon l'invention. [0008] The figure 1 shows a sectional view of the burner within the hearth according to the invention.
[0009] Les figures 2 et 3 représentent une vue du dessus des plateaux brûleurs. A
la figure 2, les ouvertures pratiquées dans le plateau pour l'introduction d'air primaire se présentent sous forme d'orifices circulaires alors qu'a la figure 3, elles se présentent sous forme de rainures. [0009] Figures 2 and 3 show a top view of the trays burners. AT
Figure 2, the openings made in the tray for the introduction primary air are in the form of circular orifices whereas in Figure 3, they are presented in the form of grooves.
[0010] La figure 4 représente en coupe un zoom sur l'agencement du premier corps creux et du second corps creux accueillants les gaz de pyrolyse issus de la combustion primaire. Les flux d'air primaire, d'air secondaire ainsi que les gaz de pyrolyse sont schématiquement représentés par des flèches. Dans cette variante, l'extrémité
supérieure du premier corps creux est lisse et ce dernier ne comporte pas de disque. La figure 5 représente ce même agencement avec l'extrémité supérieure du premier corps creux présentant une découpe sous forme sinusoïdale. [0010] Figure 4 shows in section a zoom on the layout of the first body hollow and the second hollow body receiving the pyrolysis gases from the combustion primary. The flows of primary air, secondary air as well as exhaust gases pyrolysis are schematically represented by arrows. In this variant, the end upper part of the first hollow body is smooth and the latter has no disk. The Figure 5 shows this same arrangement with the upper end of the first body hollow having a cutout in sinusoidal shape.
[0011] La figure 6 représente sous deux angles différents le premier corps creux muni d'une découpe de forme sinusoïdale à son extrémité supérieure. Les figures 7 et 8 représentent également sous deux angles différents le premier corps creux avec une découpe en forme de créneaux et une découpe en dents de scie respectivement. Figure 6 shows from two different angles the first hollow body fitted with a sinusoidal cutout at its upper end. The figures 7 and 8 also represent from two different angles the first hollow body with a slotted cutout and sawtooth cutout respectively.
[0012] La figure 9 représente en coupe un zoom sur l'agencement du premier corps creux et du second corps creux accueillants les gaz de pyrolyse issus de la combustion primaire. Dans cette variante, comparé à la figure 4, l'extrémité supérieure du premier corps creux est de forme sinusoïdale et un disque est positionné à l'intérieur du premier corps creux. [0012] Figure 9 shows in section a zoom on the layout of the first body hollow and the second hollow body receiving the pyrolysis gases from the combustion primary. In this variant, compared to Figure 4, the upper end from the first hollow body is sinusoidal in shape and a disc is positioned inside from the first hollow body.
[0013] La figure 10 illustre à l'aide d'une simulation l'injection tangentielle d'air secondaire dans le conduit formé par la paroi du premier corps creux d'une part, et par la paroi du second corps creux d'autre part, ainsi que l'effet de mélange par recirculation des gaz de pyrolyse au-dessus du disque disposé à l'intérieur du premier corps creux. [0013] Figure 10 illustrates using a simulation the injection air tangential secondary in the duct formed by the wall of the first hollow body of a share, and by the wall of the second hollow body on the other hand, as well as the effect of mixing by recirculation pyrolysis gases above the disc disposed inside the first body hollow.
[0014] La figure 11 représente une vue du dessus des ailettes de guidage disposées dans le conduit d'air secondaire. La figure 12 représente les mêmes ailettes dans une vue en coupe. [0014] Figure 11 shows a top view of the guide fins arranged in the secondary air duct. Figure 12 shows the same fins in sectional view.
[0015] La figure 13 représente une vue du dessus des ailettes de guidage disposées à l'intérieur du premier corps creux autour du disque. La figure 14 représente les mêmes ailettes dans une vue en coupe avec dans cette variante également des ailettes à
l'intérieur du conduit d'air secondaire. [0015] Figure 13 shows a top view of the guide fins arranged inside the first hollow body around the disc. Figure 14 shows the same fins in a sectional view with in this variant also fins at inside the secondary air duct.
[0016] La figure 15 représente une vue en coupe du brûleur au sein du foyer selon un mode de réalisation de l'invention avec une variante du système d'allumage. [0016] Figure 15 shows a sectional view of the burner within the household according to an embodiment of the invention with a variant of the ignition system.
[0017] La figure 16 représente une vue du dessus du plateau brûleur avec un système de décendrage en position fermée. La figure 17 représente une même vue avec le système de décendrage en position ouverte. A la figure 18, le mécanisme de décendrage selon l'invention est représenté à l'aide d'une vue en coupe du brûleur au sein du foyer. [0017] Figure 16 shows a top view of the burner plate with a ash removal system in closed position. Figure 17 shows the same view with the ash removal system in the open position. In figure 18, the mechanism of ash removal according to the invention is shown with the aid of a sectional view of the burner within the hearth.
[0018] Légende (1) Plateau brûleur (2) Vis d'alimentation (3) Bougie d'allumage ou système d'allumage (4) Premier corps creux (5) Ouverture ménagée dans le plateau brûleur (6) Amenée d'air primaire (7) Second corps creux (8) Conduit d'amenée d'air secondaire (9) Elément perturbateur, aussi appelé obstacle (10) Ailette de guidage (11) Cendrier (12) Gaz de pyrolyse (13) Elément chauffant (14) Fourreau (15) Orifice (16) Conduit (17) Volume alimenté en air extérieur (18) Grille inférieure du plateau brûleur [0018] Legend (1) Burner tray (2) Feed screw (3) Spark plug or ignition system (4) First hollow body (5) Opening in the burner plate (6) Primary air supply (7) Second hollow body (8) Secondary air supply duct (9) Disturbing element, also called obstacle (10) Guide fin (11) Ashtray (12) Pyrolysis gas (13) Heating element (14) Scabbard (15) Orifice (16) Conduit (17) Volume supplied with outside air (18) Burner plate lower grid
(19) Grille supérieure du plateau brûleur (19) Burner plate upper grid
(20) Tige verticale d'actionnement de la grille supérieure (20) Upper grille actuation vertical rod
(21) Tige horizontale d'actionnement, solidaire de la tige verticale (21) Horizontal actuating rod, attached to the vertical rod
(22) Partie ajourée dans les grilles pour le décendrage Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0019] On utilisera par la suite les termes "inférieur", "supérieur", "au-dessus", "en dessous" qui sont à considérer relativement par rapport au mouvement ascendant de l'air ou des gaz de combustion. On utilisera également l'expression "de forme 5 sensiblement complémentaire" pour désigner des parois parallèles ou presque parallèles entre elles comme montré, par exemple, à la figure 4 dans la zone de recouvrement où le premier corps creux est rapporté à l'intérieur du second corps creux.
[0020] La présente invention se rapporte à un foyer à combustible solide comprenant un brûleur étagé avec un étage inférieur où se déroule, en utilisation, une combustion primaire du combustible solide et avec un étage supérieur où se déroule, en utilisation, une combustion secondaire des gaz issus de la combustion primaire, ledit brûleur comprenant à l'étage supérieur :
- un premier corps creux destiné à accueillir dans son volume intérieur les gaz issus de la combustion primaire, ledit premier corps creux comportant une partie conique ou étant entièrement de forme conique, et - un conduit d'amenée d'air secondaire disposé autour dudit premier corps creux et débouchant à son extrémité supérieure, ledit conduit étant délimité, d'une part, par le premier corps creux et, d'autre part, par une paroi de forme sensiblement complémentaire à celle du premier corps creux afin d'assurer une injection parallèle de l'air secondaire le long du premier corps creux.
[0021]
Selon des modes particuliers de l'invention, le foyer comporte au moins une ou une combinaison appropriée des caractéristiques suivantes :
- l'extrémité supérieure du premier corps creux où débouche le conduit d'amenée d'air secondaire présente une découpe sous forme d'une succession de saillies et de creux ;
- le premier corps creux est surmonté d'un second corps creux ;
- le premier corps creux est partiellement rapporté à l'intérieur du second corps creux dans une zone dite de recouvrement, le second corps creux faisant office de paroi délimitant le conduit d'amenée d'air dans la zone de recouvrement ;
- dans la zone de recouvrement, le premier corps creux et le second corps creux sont respectivement de forme convergente dans la direction de déplacement des gaz;
- dans la zone de recouvrement, le premier corps creux et le second corps creux sont respectivement de forme divergente dans la direction de déplacement des gaz;
- le second corps creux est de forme divergente en sortie de l'étage supérieur afin d'élargir et ralentir l'écoulement des gaz de pyrolyse ;
-l'extrémité supérieure du premier corps creux comporte une partie conique convergente ou divergente ou une partie cylindrique surmontant la partie conique inférieure ;
- l'extrémité supérieure du premier corps creux où débouche le conduit d'amenée d'air secondaire présente une découpe en dents de scie, une découpe de forme sinusoïdale ou une découpe en forme de créneaux ;
- le premier corps creux et/ou le second corps creux comportent dans leur volume intérieur un élément perturbateur assurant une recirculation des gaz au-dessus dudit élément perturbateur ;
- il comporte des ailettes de guidage obliques disposées dans le conduit d'amenée d'air secondaire et/ou dans le volume intérieur du premier corps creux afin d'induire respectivement un mouvement circulaire à l'air secondaire et au gaz de pyrolyse ;
- les ailettes de guidage sont positionnées autour de l'élément perturbateur ;
- les ailettes de guidage sont disposées à un angle compris entre 15 et 45 ;
- l'étage inférieur du brûleur comporte un plateau et une vis sans fin permettant l'alimentation en combustible solide sur ledit plateau ;
- le plateau comporte des ouvertures permettant l'introduction d'air primaire ;
- le plateau est configure pour que les cendres générées par la combustion primaire tombent par débordement du plateau ;
- le plateau comporte deux grilles superposées comportant chacune des parties ajourées de forme complémentaire, une première grille en position supérieure étant montée mobile en rotation par rapport à une seconde grille en position inférieure, ledit foyer comportant un mécanisme d'actionnement assurant la rotation de la grille supérieure pour permettre la mise en vis-à-vis des parties ajourées de chaque grille et ainsi l'évacuation des cendres ;
- le mécanisme d'actionnement comporte une tige verticale solidaire de la première grille et une tige horizontale montée mobile et solidaire de la tige verticale, le déplacement de la tige horizontale entrainant la mise en rotation de la première grille ;
- il comporte un système d'allumage, ledit système comportant un fourreau métallique muni d'un orifice, un élément chauffant inséré dans ledit fourreau métallique, un volume intérieur au foyer connecté à l'orifice et destiné à
être alimenté
en air extérieur qui est, en utilisation, chauffé par l'élément chauffant avant d'être injecté au sein de l'étage inférieur du brûleur.
Description détaillée de l'invention [0022] La présente invention se rapporte à un foyer de type poêle ou insert à
combustible solide tels que des pellets, du charbon, des biocombustibles, etc. (22) Perforated part in the grids for ash removal Main characteristic elements of the invention [0019] We will hereafter use the terms "inferior", "superior", "above", "in below" which are to be considered relatively in relation to the upward movement of air or combustion gases. We will also use the expression "in the form 5 substantially complementary" to denote parallel or nearly parallel walls parallel to each other as shown, for example, in FIG. 4 in the zone of covering where the first hollow body is attached inside the second hollow body.
[0020] The the present invention relates to a solid fuel fireplace comprising a staged burner with a lower stage where, in use, a primary combustion of solid fuel and with an upper stage where unfolds, in use, a secondary combustion of the gases resulting from the combustion primary, said burner comprising on the upper floor:
- a first hollow body intended to accommodate in its interior volume the resulting gases primary combustion, said first hollow body comprising a part conical or being entirely conical in shape, and - a secondary air supply duct disposed around said first body hollow and opening out at its upper end, said duct being delimited, with a hand, by the first hollow body and, on the other hand, by a wall of shape substantially complementary to that of the first hollow body in order to ensure an injection parallel of the secondary air along the first hollow body.
[0021]
According to particular embodiments of the invention, the hearth comprises at least one or an appropriate combination of the following characteristics:
- the upper end of the first hollow body where the conduit opens feed of secondary air has a cutout in the form of a succession of projections and of hollow;
- The first hollow body is surmounted by a second hollow body;
- the first hollow body is partially added inside the second body hollow in a so-called overlap zone, the second hollow body acting as wall delimiting the air supply duct in the overlap zone;
- in the overlap zone, the first hollow body and the second body hollow are respectively of convergent shape in the direction of movement of the gas;
- in the overlap zone, the first hollow body and the second body hollow are respectively of diverging shape in the direction of movement of the gas;
- the second hollow body is of divergent shape at the exit from the stage higher order widen and slow the flow of pyrolysis gases;
-the upper end of the first hollow body has a tapered part convergent or divergent or a cylindrical part surmounting the part conical lower;
- the upper end of the first hollow body where the conduit opens feed of secondary air has a sawtooth cutout, a shaped cutout sinusoidal or slotted cutout;
- the first hollow body and/or the second hollow body comprise in their volume interior a disturbing element ensuring a recirculation of the gases above said disruptive element ;
- it comprises oblique guide fins arranged in the duct feed of secondary air and/or in the interior volume of the first hollow body in order to induce respectively a circular movement to the secondary air and to the gas of pyrolysis;
- the guide fins are positioned around the element disruptive;
- the guide fins are arranged at an angle between 15 and 45 ;
- the lower stage of the burner has a tray and an endless screw allowing feeding solid fuel to said tray;
- the plate has openings allowing the introduction of air primary;
- the tray is configured so that the ashes generated by the combustion primary fall by overflowing the board;
- the plate comprises two superimposed grids each comprising parts openwork of complementary shape, a first grid in the upper position being rotatably mounted relative to a second grid in position lower, said hearth comprising an actuating mechanism ensuring the rotation of the grate upper to allow the setting vis-à-vis the openwork parts of each grid and thus the evacuation of the ashes;
- the actuating mechanism comprises a vertical rod integral with the first grid and a horizontal rod mounted movable and integral with the rod vertical, the displacement of the horizontal rod causing the rotation of the first grid;
- it comprises an ignition system, said system comprising a sheath metal provided with an orifice, a heating element inserted in said sheath metal, a volume inside the hearth connected to the orifice and intended to to be fed outside air which is, in use, heated by the heating element before being injected into the lower stage of the burner.
Detailed description of the invention The present invention relates to a stove-type fireplace or insert to solid fuel such as pellets, coal, biofuels, etc.
[0023] Le foyer selon l'invention comporte un brûleur étagé, c'est-à-dire un brûleur avec une combustion en deux étapes. The hearth according to the invention comprises a stepped burner, that is to say say a burner with two-stage combustion.
[0024] Le brûleur représenté à la figure 1 comporte dans sa partie inférieure un plateau 1 sur lequel est amené le combustible par l'intermédiaire d'une vis d'alimentation 2. Au-dessus du plateau brûleur 1 est positionnée une bougie d'allumage 3 qui, lors de la phase d'allumage, souffle de l'air chaud à très haute température sur le combustible et conduit à l'embrasement de ce dernier. La température très élevée présente dans le volume compris entre le plateau brûleur 1 et le premier corps creux 4 va conduire à la décomposition du combustible en gaz de pyrolyse et en carbone solide (phénomène de pyrolyse). The burner shown in Figure 1 comprises in its part lower one plate 1 on which the fuel is fed by means of a screw power supply 2. Above the burner plate 1 is positioned a candle ignition 3 which, during the ignition phase, blows hot air at very high temperature on the fuel and leads to the ignition of the latter. The temperature very high present in the volume comprised between the burner plate 1 and the first body hollow 4 will lead to the decomposition of the fuel into pyrolysis gas and carbon solid (phenomenon of pyrolysis).
[0025] Le plateau brûleur 1 est pourvu d'ouvertures 5 se présentant sous forme d'orifices circulaires ou de rainures, permettant l'introduction d'air primaire 6 qui alimente la combustion du carbone solide issu de la pyrolyse (voir figures 2, 3, 4 et 5). [0025] The burner plate 1 is provided with openings 5 appearing under form circular orifices or grooves, allowing the introduction of air primary 6 who feeds the combustion of solid carbon resulting from pyrolysis (see figures 2, 3, 4 and 5).
[0026] Une fois produits, les gaz de pyrolyse 12 pénètrent dans le premier corps creux 4 puis dans un second corps creux 7 (voir figures 4 et 5). Le premier corps creux 4 comporte une partie de forme conique ou est de forme conique et le second corps creux 7 comporte une ou plusieurs parties de forme conique. Tel qu'illustré aux figures 4 et 5, le premier corps creux 4 comporte une partie de forme conique convergente dans la direction de déplacement des gaz de pyrolyse et le second corps creux 7 comporte deux parties coniques successivement convergente et divergente dans la direction de déplacement des gaz conduisant à une dépression à la limite des zones convergente et divergente par effet venturi. L'air secondaire est injecté parallèlement le long du premier corps creux 4 dans un conduit oblique 8 débouchant sur l'extrémité
supérieure du premier corps creux 4 (voir figures 1,4 et 5). Dans cette configuration, l'air secondaire est préchauffé par contact avec les parois chaudes du premier corps creux. [0026] Once produced, the pyrolysis gases 12 enter the first body hollow 4 then in a second hollow body 7 (see Figures 4 and 5). The first hollow body 4 has a conical shaped part or is conical shaped and the second hollow body 7 has one or more conically shaped portions. As illustrated in figures 4 and 5, the first hollow body 4 comprises a part of convergent conical shape in the direction of movement of the pyrolysis gases and the second hollow body 7 has two successively converging and diverging conical parts in the direction of displacement of gases leading to a depression at the boundary of the zones convergent and divergent by venturi effect. The secondary air is injected parallel to the along the first hollow body 4 in an oblique duct 8 opening onto the end superior of the first hollow body 4 (see Figures 1.4 and 5). In this setup, secondary air is preheated by contact with the hot walls of the first hollow body.
[0027] De préférence, la partie supérieure du premier corps creux 4 est rapportée à l'intérieur du second corps creux 7 de manière à ce que le conduit 8 soit formé, d'une part, par la paroi extérieure du premier corps creux 4 et, d'autre part, par la paroi intérieure du second corps creux 7. Pour assurer l'injection parallèle de l'air secondaire, qu'on qualifiera également d'injection tangentielle, le second corps creux comporte dans sa partie inférieure une partie de forme sensiblement complémentaire à
celle du premier corps creux. Ainsi, le premier corps creux convergent est rapporté à
l'intérieur de la partie inférieure convergente du second corps creux. [0027] Of preferably, the upper part of the first hollow body 4 is attached inside the second hollow body 7 so that the duct 8 is formed from a hand, by the outer wall of the first hollow body 4 and, on the other hand, by Wall interior of the second hollow body 7. To ensure the parallel injection of secondary air, which will also be called tangential injection, the second hollow body includes in its lower part a part of substantially complementary shape to that of first hollow body. Thus, the first converging hollow body is related to inside of the converging lower part of the second hollow body.
[0028] Tel qu'illustré aux figures 4 et 5, la paroi intérieure du second corps creux 7 comporte les parties convergente et divergente précitées jointes par une zone sensiblement cylindrique. Cette succession de parties convergente, cylindrique et divergente peut être composée d'une combinaison de volumes coniques ou être de forme torique. Comme mentionné précédemment, la partie convergente délimite le conduit 8 afin d'assurer une injection tangentielle d'air secondaire. Quant à
la partie divergente, elle conduit à un élargissement et à un ralentissement de l'écoulement à la sortie du brûleur. Ceci permet d'augmenter le temps de présence des gaz en zone chaude afin d'en assurer la combustion complète et d'obtenir une flamme large et calme ce qui en optimise le caractère esthétique. Selon une variante de l'invention (non représentée), le second corps creux peut être entièrement de forme divergente dans la direction de déplacement des gaz. Dans ce cas, le premier corps creux est également de forme divergente dans la direction de déplacement des gaz afin d'assurer l'injection tangentielle. [0028] As illustrated in Figures 4 and 5, the inner wall of the second hollow body 7 comprises the aforementioned converging and diverging parts joined by a zone substantially cylindrical. This succession of convergent, cylindrical parts and divergent can be composed of a combination of conical volumes or be of toric shape. As mentioned before, the converging part delimits the conduit 8 in order to ensure a tangential injection of secondary air. As for the part divergent, it leads to a broadening and a slowing down of flow at the burner outlet. This makes it possible to increase the presence time of the gases by zoned hot to ensure complete combustion and to obtain a wide flame and calm which optimizes its aesthetic character. According to a variant of the invention (no shown), the second hollow body may be completely divergent in shape in the direction of gas movement. In this case, the first hollow body is also from divergent shape in the direction of throttle movement to ensure injection tangential.
[0029]
Selon l'invention et comme déjà expliqué, le premier corps creux 4 comporte une partie conique qui délimite le conduit d'amenée d'air et permet son injection tangentielle. L'extrémité supérieure de ce premier corps creux 4 peut présenter une découpe particulière qui permet d'optimiser le mélange entre l'air secondaire et les gaz de pyrolyse. La découpe se présente sous forme d'une succession de creux et de crêtes.
Par exemple, l'extrémité supérieure du premier corps creux 4 peut présenter une forme sinusoïdale représentée aux figures 5, 6 et 9. En variante, elle peut être en forme de dents de scie ou de créneaux (voir respectivement les figures 8 et 7).
L'extrémité
supérieure est soit de forme convergente s'inscrivant dans la continuité de la partie conique comme montré à la figure 9 ou peut présenter comme illustré aux figures 6 à 8 une partie cylindrique ou conique divergente (non représenté). En d'autres mots, le premier corps creux comporte une partie conique surmontée à son extrémité
supérieure d'une partie conique convergente ou divergente ou d'une partie cylindrique.
Selon l'invention, les trois types de découpe s'appliquent quelle que soit la forme de l'extrémité supérieure (conique ou cylindrique). [0029]
According to the invention and as already explained, the first hollow body 4 comprises a conical part which delimits the air supply duct and allows its injection tangential. The upper end of this first hollow body 4 can present a particular cut that allows to optimize the mixing between the secondary air and gases of pyrolysis. The cutout is in the form of a succession of hollows and ridges.
For example, the upper end of the first hollow body 4 may have a shape sinusoidal shown in Figures 5, 6 and 9. Alternatively, it can be in made of saw teeth or slots (see Figures 8 and 7 respectively).
the end superior is either of convergent form being part of the continuity of the part conical as shown in Figure 9 or may present as shown in figures 6 to 8 a diverging cylindrical or conical part (not shown). In other words, the first hollow body comprises a conical part surmounted at its end upper part of a convergent or divergent conical part or of a part cylindrical.
According to the invention, the three types of cutting apply regardless of the made of the upper end (conical or cylindrical).
[0030]
Optionnellement, un élément perturbateur 9 visible entre autres aux figures 1 et 9 peut être monté à l'intérieur du premier corps creux 4. Il peut se présenter sous forme de disque, d'anneau, d'étoile, etc. et a pour fonction de favoriser la recirculation des gaz de pyrolyse au-dessus de l'élément perturbateur comme simulé à la figure 10 (l'élément perturbateur sous forme de disque étant schématisé par un espace blanc). Il peut être monté à l'intérieur du premier corps creux comme illustré dans les figures mais également à l'intérieur du second corps creux avec pour même fonction de favoriser le mélange des gaz. [0030]
Optionally, a disturbing element 9 visible among others in the figures 1 and 9 can be mounted inside the first hollow body 4. It can be present under disc, ring, star shape, etc. and has the function of promoting the recirculation pyrolysis gases above the disturbing element as simulated at the figure 10 (the disturbing element in the form of a disc being schematized by a space White). He can be mounted inside the first hollow body as illustrated in the figures but also inside the second hollow body with the same function of promote the mixing of gases.
[0031]
Toujours dans un souci d'optimisation du mélange, des ailettes de guidage 10 obliques, avec un angle compris entre 150 et 45 , peuvent être disposées au niveau du canal 8 d'air secondaire comme montré entre autres aux figures 11 et 12 et/ou entre l'élément perturbateur 9 et la paroi intérieure du premier corps creux 4 comme montré
entre autres aux figures 13 et 14. Elles peuvent être ajoutées afin d'induire un mouvement circulaire à l'écoulement et ainsi favoriser le mélange des gaz et élargir la flamme en sortie de brûleur. [0031]
Always with a view to optimizing the mixture, the guide fins 10 obliques, with an angle between 150 and 45 , can be arranged at the level of the secondary air channel 8 as shown inter alia in Figures 11 and 12 and/or between the disturbing element 9 and the inner wall of the first hollow body 4 as show among others in Figures 13 and 14. They can be added in order to induce a circular motion to the flow and thus promote the mixing of gases and expand the flame at burner outlet.
[0032]
Concernant le système d'allumage, il peut selon une variante de l'invention être composé d'un élément chauffant 13 inséré dans un fourreau métallique 14 fermé
par une paroi à son extrémité supérieure et par l'élément chauffant à son extrémité
inférieure (voir figure 15). Un orifice 15 ménagé dans la partie inférieure du fourreau ainsi qu'un conduit 16 connecté à la partie supérieure du fourreau permettent une circulation d'air venant du volume 17 alimenté en air extérieur. Au contact de l'élément chauffant 13, l'air se réchauffe et est injecté au niveau du plateau brûleur 1. Le fait de prélever l'air dans le volume 17 et non dans la pièce permet d'optimiser l'étanchéité de 5 l'appareil. [0032]
Regarding the ignition system, it can according to a variant of the invention be composed of a heating element 13 inserted in a metal sheath 14 firm by a wall at its upper end and by the heating element at its end lower (see figure 15). An orifice 15 made in the lower part of the scabbard as well as a duct 16 connected to the upper part of the sheath allow a air circulation from the volume 17 supplied with outside air. In touch with the element heater 13, the air heats up and is injected at the level of the burner plate 1. The fact of taking the air from the volume 17 and not from the room makes it possible to optimize the tightness of 5 the device.
[0033]
Finalement, on précisera que les cendres générées par la combustion tombent du plateau brûleur 1 par débordement et que le dispositif peut comporter un mécanisme permettant de faciliter l'évacuation des cendres du plateau bruleur 1 vers le cendrier 11.
10 [0034]
Selon une alternative présentée aux figures 16 à 18, le plateau brûleur 1 comporte deux grilles 18,19 superposées munies chacune d'ouvertures 5 pour l'arrivée d'air primaire et de parties ajourées 22 de forme complémentaire. La grille en position inférieure 18 est stationnaire tandis que la grille en position supérieure 19 est montée mobile en rotation autour du centre du plateau brûleur. Sous l'effet d'un mécanisme d'actionnement décrit ci-dessous, les parties ajourées 22 de la grille supérieure sont amenées en vis-à-vis des parties ajourées 22 de la grille inférieure afin d'assurer l'évacuation des cendres. La grille supérieure 19 est actionnée par l'intermédiaire de la tige verticale 20 laquelle est solidaire de la tige horizontale 21, l'actionnement avant arrière de la tige horizontale assurant la mise en rotation de la grille supérieure par rapport à la grille inférieure. On précisera que la présente invention couvre également la variante où l'actionnement est assuré par un moteur.
Avantages de l'invention [0035]
L'absence d'orifices latéraux dans le premier corps creux et la maitrise des conditions d'écoulement à la sortie du brûleur grâce à la zone divergente du second corps creux permettent d'obtenir une grande flamme calme et dansante de couleur orange.
[0036] L'injection dans une direction parallèle à la paroi du premier corps creux assure une mise en contact progressive des gaz issus de la combustion primaire avec l'air secondaire et dès lors une combustion progressive des gaz de pyrolyse.
Ceci permet d'obtenir une flamme longue ainsi qu'un écoulement relativement calme en aval de n l'injecteur d'air secondaire. D'autre part, l'injection parallèle induit un effet d'entrainement de l'écoulement primaire, c.à.d. des gaz de pyrolyse, par l'écoulement secondaire, ce qui permet de modeler la flamme en fonction de l'orientation de l'injection secondaire.
[0037] La découpe particulière du premier corps creux permet, d'une part, de créer de la turbulence aux endroits de mise en contact entre les gaz issus de la combustion primaire avec l'air secondaire. Ceci favorise le mélange au niveau de la zone de réaction et permet d'obtenir une combustion complète. Elle permet, d'autre part, d'obtenir une section de passage des gaz issus de la combustion primaire conduisant à un écoulement calme tout en guidant les gaz afin de permettre le modelage de la flamme.
[0038] Grâce à l'optimisation des conditions de réaction entre les gaz de pyrolyse et l'oxygène, le rendement de combustion est amélioré et l'émission de gaz polluants est réduite.
[0039] II n'y a pas de perturbation de la flamme et de génération de scories induites par la chute des granulés comme observé dans les systèmes à approvisionnement à
l'aide d'un bec verseur par le haut.
[0040] L'esthétique du bruleur est optimisée grâce à sa forme et à
l'absence d'éléments mécaniques visibles dans la chambre de combustion. [0033]
Finally, it will be specified that the ashes generated by the combustion fall from the burner plate 1 by overflow and that the device can include a mechanism to facilitate the evacuation of the ashes from the burner tray 1 to ashtray 11.
10 [0034]
According to an alternative shown in Figures 16 to 18, the burner plate 1 comprises two superimposed grids 18,19 each provided with openings 5 for the arrival primary air and perforated parts 22 of complementary shape. The grid in position lower 18 is stationary while the grid in the upper position 19 went up movable in rotation around the center of the burner plate. Under the effect of a mechanism actuation described below, the perforated parts 22 of the grid superior are brought opposite the perforated parts 22 of the lower grid in order to to ensure removal of ashes. The upper grid 19 is actuated by through the vertical rod 20 which is integral with the horizontal rod 21, front actuation rear of the horizontal rod ensuring the rotation of the grid superior by relative to the lower grid. It will be specified that the present invention covers also the variant where the actuation is ensured by a motor.
Advantages of the invention [0035]
The absence of side orifices in the first hollow body and the control of flow conditions at the burner outlet thanks to the divergent zone of the second hollow bodies make it possible to obtain a large calm and dancing flame of color orange.
[0036] The injection in a direction parallel to the wall of the first hollow body ensures progressive contact between the gases resulting from the primary combustion with the secondary air and therefore a progressive combustion of the pyrolysis gases.
this allows to obtain a long flame as well as a relatively calm flow downstream of not the secondary air injector. On the other hand, parallel injection induces a effect entrainment of the primary flow, i.e. pyrolysis gases, for flow secondary, which makes it possible to model the flame according to the orientation of secondary injection.
[0037] The particular cut of the first hollow body allows, on the one hand, to create turbulence at the points of contact between the gases resulting from the combustion primary with secondary air. This promotes mixing at the level of the area reaction and achieves complete combustion. On the other hand, it allows to get a section through which the gases from the primary combustion pass leading to a flow calms while guiding the gases in order to allow the modeling of the flame.
[0038] Thanks to the optimization of the reaction conditions between the gases pyrolysis and oxygen, combustion efficiency is improved and gas emission pollutants is reduced.
[0039] There is no disturbance of the flame and generation of induced slag by falling pellets as observed in supply systems at using a spout from above.
[0040] The aesthetics of the burner is optimized thanks to its shape and the absence visible mechanical elements in the combustion chamber.
Claims (18)
se déroule, en utilisation, une combustion secondaire des gaz issus de la combustion primaire, ledit brûleur comprenant à l'étage supérieur - un premier corps creux destiné à accueillir dans son volume intérieur les gaz issus de la combustion primaire, ledit premier corps creux comportant une partie conique, et - un conduit d'amenée d'air secondaire disposé autour dudit premier corps creux et débouchant à son extrémité supérieure, ledit conduit étant délimité, d'une part, par le premier corps creux et, d'autre part, par une paroi de forme sensiblement complémentaire à
celle du premier corps creux afin d'assurer une injection parallèle de l'air secondaire le long du premier corps creux, dans lequel l'extrémité supérieure du premier corps creux où débouche le conduit d'amenée d'air secondaire présente une découpe sous forme d'une succession de saillies et de creux. 1. Solid fuel fireplace comprising a stage burner with a stage lower where takes place, in use, a primary combustion of the solid fuel and with an upper floor where takes place, in use, a secondary combustion of the gases resulting from the primary combustion, said burner comprising on the upper floor - a first hollow body intended to accommodate in its interior volume the gases from the primary combustion, said first hollow body comprising a conical part, and - a secondary air supply duct disposed around said first body hollow and opening at its upper end, said conduit being delimited, with a leaves, by the first body hollow and, on the other hand, by a wall of shape substantially complementary to that of the first body hollow in order to ensure a parallel injection of the secondary air along the first hollow body, in which the upper end of the first hollow body where the duct opens air intake secondary has a cutout in the form of a succession of projections and hollow.
une seconde grille en position inférieure, ledit foyer comportant un mécanisme d'actionnement assurant la rotation de la grille supérieure pour permettre la mise en vis-à-vis des parties ajourées de chaque grille et ainsi l'évacuation des cendres. 16. Hearth according to claim 13 or 14, in which the plate comprises two grids superposed each comprising openwork parts of complementary shape, a first grid in the upper position being mounted rotatably relative to a second grid lower position, said hearth comprising an actuating mechanism ensuring the rotation of the upper grid to allow the setting vis-à-vis the openwork parts of each grid and so removal of ashes.
l'orifice et destiné à
être alimenté en air extérieur qui est, en utilisation, chauffé par l'élément chauffant avant d'être injecté au sein de l'étage inférieur du brûleur. 18. Hearth according to any one of claims 1 to 17, comprising a system ignition, said system comprising a metal sheath provided with an orifice, a heating element inserted into said metal sheath, a volume inside the hearth connected to the orifice and intended to be supplied with outside air which is, in use, heated by the element heating before being injected into the lower stage of the burner.
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