Procédé pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement et appareil de combustion pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé pour réaliser la combustion de combus tibles solides avec un haut rendement, qui est caractérisé en ce qu'on utilise le combustible sous forme de blocs au moins approximative ment cylindriques, en ce qu'on localise la combustion sur l'une des faces termi nales d'un .de ces blocs et en ce qu'en pro duit et règle l'arrivée d'air au contact de cette face,
de telle façon que la zone de com bustion localisée en cet endroit soit portée à une température assez élevée pour assurer une combustion pratiquement complète.
Elle comprend également un appareil de combustion pour la mise en oeuvre de ce pro cédé, qui est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre cylindrique pour recevoir à peu près coaxialement un bloc de combustible au moins approximativement cylindrique, ve nant appuyer par une de ses extrémités sur un support, en ce qu'il comporte des moyens pour amener, en quantité réglable, de l'air contre cette extrémité, afin de localiser la combustion en cet endroit et de porter celui- ci à une température assez élevée pour que la combustion soit pratiquement complète.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'appareil de combustion que comprend l'in vention.
Fig. 1 -est une vue en élévation et en coupe d'une première forme d'exécution. Fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1.
Fig. 3 est une vue en élévation de face d'une seconde forme d'exécution constituant un poêle à bois.
Fig. 4 est une vue en élévation latérale correspondant à la fig. 3.
Fig. 5 est une vue en plan de cette se conde forme d'exécution.
Fig. 6, 7 et 8 sont des vues correspondant aux fig. 3, 4 et 5 et se rapportant à une troi sième forme d'exécution. Fi* 9 et 10 sont deux vues de détail relatives à des variantes.
La fig. 1 montre une bûche 1 à brûler disposée verticalement au-dessus d'un foyer de manière à réduire au minimum la sur face de réaction \? dont. la combustion est activée par des jets d'air sortant d'ajutages d'une buse 3, ceux-ci étant expérimentalement déterminés comme disposition et section, de telle manière que ladite surface ? de combus tion prenne de préférence une forme légèrement concave comme il a été représenté.
On com prend que la, bûche descend ainsi autornati- quement au fur et à mesure de sa combustion en demeurant pratiquement à une distance constante de la, buse 3; cette bûche repose par sa périphérie sur des ailettes radiales 4 portées par la partie supérieure d'un double cône 5, qui ont été ici représentés en tôle, mais pourraient naturellement être constitués par une pièce moulée réfractaire de forme analogue.
Les arêtes supérieures des ailettes 4 présentent dans leur ensemble une disposi tion conique, par exemple à 45 de demi- ouverture, de telle manière que la bûche, dans sa descente, demeure centrée sur l'axe géné ral de l'appareil.
L'air soufflé à travers les ajutages de. la. buse 3 en sort suivant les flèches a. pnis# tout autour, suivant les flèches F), <I>b'.</I>
Pour élever la température de combustion, cet air a subi au préalable un réchauffage, triple dans l'exemple représenté: arrivant à travers un tuyau 6, suivant la flèche c, il traverse l'espace annulaire "r prévu dans le cône 5, assurant ainsi, en même temps qu'il s'échauffe, le refroidissement de ce cône et de ses ailettes 4 quand ils sont en tôle, et s'en échappe suivant la flèche d à travers de-; tuyaux 8, au nombre de trois dans l'exem ple représenté au dessin.
L'air subit ainsi un second réchauffage par les flammes et les gaz de combustion sortant. du foyer en se di rigeant vers le bas suivant les flèches b, b', réchauffage d'autant plus considérable que le nombre des tuyaux 8 est plus élevé, leur dia mètre pouvant être corrélativement diminué, ce qui, au total, augmente la surface globale de réchauffage de cet air.
Enfin, ce dernier pénètre à l'intérieur du corps massif 9 de la buse 3 par des canaux 10, suivant la flèche e de la fi-. 1, canaux qui sont en nombre égal à celui des tubes 8, et il subit ainsi un troisième réchauffage, le corps 9 étant soumis par sa face supérieure ait léchage des flammes issues du foyer, fai sant corps avec des ailettes radiales 11 si tuées chacune dans le même plan que l'une des ailettes 4.
Ce corps porte des ailettes ra diales supplémentaires 11a, intercalées entre les ailettes 11, dans l'espace annulaire com pris entre le corps 9 et la partie inférieure du double cône 5; ces ailettes supplémen taires augmentent encore la quantité de cha leur que les flammes transmettent à ce corps 9.
On comprend ainsi qu'on n'est limité, pour le réchauffage préalable de l'air et corrélati vement dans la température atteinte sur la surface de combustion, que par la résistance des différentes pièces à la température; c'est pourquoi il peut- être en certains cas avanta geux que le cône 5 et ses ailettes supérieures soient en matière réfractaire, la face conique inférieure de l'espace annulaire 7 suffisant amplement au premier réchauffage.
En fait, l'usage simultané d'une souffle rie et d'une combustion en bout, c'est-à-dire par une petite surface, permet, tout en dé passant largement, même dans le cas du bois, une température de combustion de 1000 à 1200 , de ne consommer que quelques cen taines de grammes de combustible à l'heure, et ceci avec une combustion complète, d'abord du charbon lui-même en C0@ et de tous les produits pyroligneux d'où réduction presque complète des goudrons qui encrassent la plu part des poêles à bois et constituent une perte très importante par rapport au pouvoir calorifique total du combustible.
Un boisseau 12 portant un nombre de lu mières égal à celui des tubes 8 est disposé à la partie inférieure du corps 9 de la buse 3. Dans la position représentée, ces lumières sont en face desdits tubes; pour la mise en route, on fait tourner le boisseau d'un angle égal à la moitié de celui qui sépare deux des tubes 8; les orifices de ceux-ci se trou vent alors oblitérés, mais, par contre, une dé rivation 10' de l'un des canaux 10 se trouve mise en communication avec un tube 13.
Ce tube sert à la mise en route: la partie située au-dessus du double cône 5 étant rem plie de copeaux, surmontés si l'on veut de menu bois, puis des bûches à consumer, on allume les copeaux par-dessous, puis, par la dernière position indiquée du boisseau 12, on souffle de l'air sur le foyer suivant la flèche f, par le tube 13,, les gaz de cette combustion initiale s'échappant ,suivant la flèche b. Quand le foyer a bien pris, on tourne le bois seau 12- dans la première position indiquée, celle qui masque l'orifice du tuyau 13. et dé masque celle des tuyaux 81, et le foyer entre en marelle normale.
Il est avantageux à tous points de vue que le corps massif 9 de la buse D .soit calo- rifiquement isolé par-dessous au moyen, par exemple, d'une plaque athermane 14.
La forme d'exécution représentée sur les fig. 3, 4 et 5 est constituée par un poêle dont la grande hauteur a pour avantage d'augmenter considérablement la surface de rayonnement et la réserve de combustible.
Celle-ci .est logée, toujours au-dessus du foyer, dans un tube 15, dont la partie supé rieure 15' est articulée en 16, de manière à pouvoir se rabattre horizontalement comme il est indiqué en, traits mixtes; le remplis sage a alors lieu de la manière suivante:
On commence par remplir la partie infé rieure fixe du tube 15, qui n'est pas très haute, de manière qu'on y peut descendre la première ou les deux premières bûches sans les laisser tomber, afin de ne pas détériorer le cône 5 (fig. 1) et surtout ses ailettes 4, puis on remplit la partie supérieure 15' du tube des bûches de réserve, en position plus ou moins horizontale, et on la relève en main tenant à son entrée la première bûche jusqu'à ce qu'elle vienne reposer contre la bûche su périeure du tube inférieur fixe 15; ceci a lieu un peu avant que le tube supérieur 15' soit revenu en position verticale, ce qui permet le passage des doigts ou d'une planchette jus qu'au dernier moment.
Quand les bûches re posent l'une sur l'autre, on achève de rame ner le tube supérieur 15' en position verti cale et on le bloque sur un joint d'étanchéité au moyen. d'un, dispositif comprenant des vis pivotantes munies d'un écrou 17.
Le foyer de cet appareil a été ici-repré- senté comme suspendu au tube 15 et les cen dres qui tombent et se glissent au-dessous de la masse 9 de la buse (fig. 1) assurent un très bon isolement thermique; le tiroir à cendres 18 s'ouvre du côté où le tube maga sin forme tube extrême, mais se prolonge quand même loin de l'autre côté, afin d'as- su-mer un volume suffisant.
L'appareil représenté sur les fig. 3, 4 et 5 comprend trois tubes de rayonnement 19 réunis à leur partie supérieure par une cu lotte 20 et disposés dans le même plan que le tube magasin 15, 15', qui forme l'une des extrémités de la rangée constituée par ces quatre tubes parallèles.
Le soufflage est provoqué par aspiration au moyen d'un ventilateur 21 actionné par un petit moteur électrique 22, ventilateur qui, placé dans le tuyau 23 d'échappement vers la cheminée, provoque une aspiration à travers tout l'appareil; l'air est, dans ce cas, admis. directement à travers un orifice et un canal 6 (fig. 4) vers l'espace annulaire 7 (fig. 1): Ayant traversé le foyer comme il a été-in- diqué, il s'en échappe tout autour pour re monter à travers les tubes de rayonnement 19 (fig. 3, 4 et 5) jusqu'au tuyau d'échappe ment vers la cheminée 23.
La forme d'exécution indiquée aux pré cédentes figures étant très encombrante en hauteur, une variante est représentée sur les fig. 6, 7 et & ; dans laquelle deux tubes -de rayonnement 19,, à courant ascendant, sont places un peu .en arrière du tube magasin 15 et, se réunissant à leur sommet, à l'àrrière de celui-ci, par une culotte 20; débouchent dans. un tube deséendant médian 24 aboutis= sant au tube 23, d'évacuation des gaz:
Celui- ci étant ainsi placé beaucoup plus bas que dans le cas précédent, peut être adapté dans la trappe d'une cheminée à la manière con nue.
Le ventilateur 21 et son moteur 22 ont été, dans cette variante, supposés soufflants et non aspirants; étant alors très près du foyer, ils doivent être protégés contre son rayonnement par une enveloppe fortement athermane 25, remplie, par exemple, de kieselguhr. LTne plaque de protection 26 met le tube de magasin 15 à l'abri du rayonne ment des tubes 19.
Dans les trois formes d'exécution décrites, on offre à. un excès mesuré d'air une surface de combustible limitée, de telle manière que la combustion des produits carbonés ait lien d'un seul coup en, CO,, assurant une tempé rature beaucoup plus élevée qu'une combus tion en C0, et permettant un cracking et une combustion pratiquement complets des pro duits pyroligneux ou goudrons.
Cette com bustion en CO., s'entend naturellement dans la limite des dissociations que provoque l'élé vation même de la température, mais cette dernière demeure quand même bien plus éle vée que dans le cas d'une combustion en C0, comme cela a lieu habituellement en présence d'un excès de produits carbonés.
La surface extérieure des tubes radia teurs peut avantageusement être prévue de façon à présenter une section transversale en forme d'étoile, pour améliorer l'échange de chaleur avec l'ambiance.
Pour améliorer le pouvoir de transmission entre le courant gazeux et la paroi interne des tubes radiateurs, ceux-ci peuvent avanta geusement présenter à leur intérieur une sec tion variée donnant à la veine gazeuse une succession d'étranglements et d'élargisse ments provoquant un écoulement tumultueux qui facilite l'échange de chaleur entre ces gaz et ces tubes. Ceci peut être réalisé en logeant dans ces tubes une sorte de colonne à paroi transversalement ondulée (soit circu lairement, soit en hélice).
Ces colonnes inté rieures peuvent être de métal massif pour for mer volant de chaleur, ou tubulaires et rem- plies de sable; elles peuvent également l'être d'eau, et alors, au besoin, servir de colonnes d'alimentation d'un système de radiateurs à eau chaude. La, grande hauteur de la va riante des fig. 3, 4 et 5 est, dans ce cas, avantageuse comme favorisant la circulation par différence de densité.
Si, au contraire, l'eau enveloppe les tubes 19, on a une cbaudière de calorifère à che mise d'eau; dans ce cas, la chemise peut éga lement envelopper le tube magasin à combus tible, ce dernier ne risquant pas d'être ainsi distillé, mais sera seulement séché.
Enfin, les appareils décrits peuvent briî- ler des agglomérés de charbon qui seront façonnés en cylindres de dimensions appro priées au lieu de l'être en boulets comme on le fait actuellement; le tube-magasin peut, naturellement, être incliné, pourvu qu'il con serve une pente suffisant à assurer le glisse ment du combustible vers le foyer, lui-même plus ou moins incliné.
On peut aussi, dans la seconde disposition notamment, et pour éviter toute surpression dans l'appareil, disposer dans la cheminée, au besoin sur le toit, un éjecteur dans lequel soufflera le ventilateur; cette disposition, d'ailleurs connue, ayant seulement l'inconvé nient d'absorber sensiblement plus de puis sance que celles qui ont. été décrites.
Dans le cas de la disposition soufflante de la fig. 7, où le tirage de la cheminée, une fois l'appareil en route, suffira généralement à éviter toute surpression en marche, on peut prendre une précaution supplémentaire de sécurité en disposant en un point de l'appa reil une membrane barométrique ondulée très sensible qui coupe le courant du moteur dès que la pression intérieure au foyer vient à. excéder la pression ambiante.
Un autre avantage des appareils décrits est que le moteur 22 peut être accéléré ou ralenti à distance, au moyen d'un rhéostat permettant ainsi de régler de loin le chauf fage, ou même de le régler automatiquement au moyen d'un thermostat; de telles com mandes étant bien connues en elles-mêmes n'ont pas besoin d'être décrites. La fig. 9 représente une coupe axiale par tielle d'une variante de la fig. 1, dans la quelle la face supérieure conique et les ai lettes adjacentes 4 de la pièce 5 qui soutien nent le combustible sont remplacées par une pièce réfractaire amovible 27.
Cette pièce présente une surface extérieure cylindrique droite 28, une base plane 28' reposant sur la partie supérieure également plane de la pièce 5' jouant le même rôle que la pièce 5 suivant fig. 1. La partie inférieure de la surface in férieure conique 29 de la pièce 27 est munie d'ailettes 4' sur lesquelles vient reposer l'ex trémité inférieure de la bûche 1. On peut prévoir un jeu de couronnes telles que 27 cor respondant à différents diamètres de bûche 1. Ainsi, on pourrait réaliser un chauffage ré duit par l'emploi de bûches de faible dia mètre et une couronne 27, également de fai ble diamètre intérieur.
Lorsqu'au contraire on désire un plus grand débit de chaleur, il suffit de remplacer la couronne 27 de petit diamètre par une autre de plus grand dia mètre inférieur permettant l'emploi de plus grosses bûches, et l'on force le soufflage en conséquence. La fig. 10 représente une variante dans laquelle, pour éviter la combustion par l'ex térieur de la bûche 1, le tube 15 (fig. 31, 4 et 5) porte intérieurement des lames métal liques 30 longues et flexibles qui forment une sorte de -cône dilatable par le passage même de la bûche 1 et s'ajustant ainsi plus ou moins exactement sur son extérieur. Les lames 3'0 sont prévues de manière à se re couvrir partiellement comme on le voit en 31.
On remarquera que les appareils de com bustion à tirage forcé que l'on a décrits fonc tionnent en quelque sorte à l'inverse des ga zogènes ou des hauts-fourneaux. En effet, dans ceux-ci, le but poursuivi est d'obtenir en définitive un gaz réducteur, c'est-à-dire aussi chargé que possible en oxyde de car bone. Dans les appareils décrits, au contraire, les choses sont disposées de manière à obte nir une combustion aussi complète que pos sible, les produits carbonés étant transformés en gaz carbonique dans la proportion maxi mum que permettent les dissociations dues à la température beaucoup plus élevée qui est ainsi obtenue.
On a vu, dans la description qui précède, que, pour obtenir cet effet, on n'offre à l'air soufflé qu'une surface limitée de combustible, obtenant ainsi par surcroît une limitation de la quantité de chaleur dé gagée par l'impossibilité d'extension de la masse en réaction sous l'influence même de cette chaleur et de la très haute température obtenue. Le choix de la section du combus tible permet de régler le débit de chaleur de l'appareil à l'ordre de grandeur désiré. On peut ensuite faire varier ce débit entre cer taines limites en réglant l'intensité du souf flage. La variation réglée du soufflage d'air permet néanmoins de faire varier à volonté cette quantité de chaleur entre certaines li mites.