Appareil pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement. Le brevet principal nQ 2-2'552i5 porte sur un procédé pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement, et sur un appareil pour .la mise en aeuvre de ce procédé.
Selon ce procédé, on utilise le combustible sous forme de blocs au moins approximative ment cylindriques, on localise la combustion sur l'une des faces terminales d'un de ces blocs, et on produit et règle l'arrivée d'air au contact de cette face de telle façon que la zone de combustion localisée en: cet endroit soit portée à une température assez élevée pour assurer une combustion pratiquement complète.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé, dans la revendication II du brevet principal, en ce qu'il comporte une chambre cylindrique pour recevoir à peu près coaxialement un bloc de combustible au moins approximativement cylindrique, venant 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.
La présente invention a pour objet un ap pareil pour réaliser la combustion de .com bustibles solides avec un haut rendement, se lon la revendication II du brevet principal, mais caractérisé par un dispositif de réchauf- fage de l'air de combustion, disposé au-des sous de l'endroit où a lieu la combustion et constitué par des passages parcourus à contre- courant par ledit air et par les gaz de com bustion, une partie au moins -de ces passages présentant des parois verticales.
Grâce à,ce dispositif de réchauffage, l'air de combustion peut être porté à une tempéra ture très élevée, ce qui contribue à l'amélio- ration du rendement de la combustion. En outre, ledit dispositif peut présenter, en sec tion horizontale, de grands espaces pour la chute des cendres qui sont ainsi évacuées par gravité de l'endroit où a lieu la combustion et peuvent être récoltées dans un cendrier au-dessous du dispositif.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La- fi-. 1 est une coupe verticale à tra vers une partie d'une première forme d'exé cution de l'appareil, montrant son dispositif de réchauffage de l'air de combustion.
La fig. 2 est une coupe horizontale selon la ligne II-II de la fig. 1.
La. fig. 3 se rapporte à une seconde forme d'exécution de l'appareil et montre, en coupe verticale, une partie de son dispositif de ré- chauffage.
La fig. 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la fig. & La fig. 5 est une élévation avec parties arrachées du dispositif de réchauffage d'une troisième forme d'exécution de l'appareil.
La fig. 6 est une vue en élévation de face d'une quatrième forme d'exécution de l'appa reil.
La. fil-. 7 est une vue en élévation latérale de cet appareil.
La fig. 8 est une coupe horizontale à tra vers le dispositif de réchauffage d'une autre forme d'exécution de .l'appareil.
La fig. 9 est une coupe verticale d'une dernière forme d'exécution de l'appareil, et La fig. 10 est une coupe horizontale selon la ligne X-X de la fig. 9.
Les mêmes chiffres de référence indiquent les mêmes parties dans toutes les figures du dessin.
Dans tous les appareils représentés, comme on le voit plus particulièrement aux fil-. 1 et 9, une bûche 1 à. brûler est disposée verticalement de manière à réduire au mini mum la surface de réaction 2 dont la com bustion est activée par des jets d'air sortant d'ajutages d'une buse 3 (fig. 1 et 3). Les jets d'air sont dirigés de manière que ladite sur face 2 de combustion prenne de préférence une forme légèrement concave comme il a été représenté. On comprend que la bûche des cend ainsi automatiquement au fur et à me- sure de sa combustion en demeurant pratique ment à une distance constante de la buse 3; cette bûche repose par sa périphérie sur des ailettes radiales 4 (fig. 1 et 9).
Dans la forme d'exécution de da fi-. 1, ces ailettes 4 sont venues de fabrication avec des pièces 32 en matière réfractaire, logées dans un espace compris entre un cône 33 en tôle et une enve loppe 34 du dispositif de, réchauffage. Dans la forme d'exécution de la. fig. 9, ces ailettes 4 sont en tôle et sont portées par la face su périeure d'un cône 5.
Les arêtes supérieures des ailettes 4 présentent dans leur ensemble une disposition conique, par exemple à 45 de demi-ouverture, de telle manière que la bûche, dans sa. descente, demeure centrée sur l'axe général de l'appareil.
L'air soufflé à travers les ajutages de la buse 3 en sort suivant les flèches a (fig. 1 et 3).
Dans l'appareil des fig. 1 et 2, le disposi tif de réchauffage de l'air de combustion est constitué par une pièce 35 métallique, par exemple en fonte, dont la section horizontale est en forme d'étoile. Cette pièce est logée dans l'enveloppe 34 en matière isolante de la chaleur, laquelle comporte intérieurement un revêtement<B>36</B> en tôle. La. pièce 35 présente en son centre un évidement 37; elle porte la buse 3 vissée à sa partie supérieure.
Cette buse 3,, comme on le voit aux fig. 1 et 3, est élargie en forme de champignon évidé dont le chapeau est percé de trous pour le passage de l'air de combustion. Grâce à cette forme élargie, la buse présente une large. surface au-dessous de. la partie en igni tion de la bûche 1, ce qui provoque son échauffement par le rayonnement de la sur face en ignition et par là un réchauffage sup plémentaire de l'air de combustion.
Cette buse 3 présente encore une protubé rance 54 sur laquelle peut reposer la bûche 1 lorsque celle-ei est d'un diamètre trop petit pour appuyer sur les ailettes 4; l'arrivée d'air ne risque pas ainsi d'être obstruée par cette bûche. L'évidement 37 est parcouru de bas en haut, comme l'indique la flèche f, par l'air de combustion, et les gaz de combustion des- cendent dans les espaces entre les branches de la pièce 35, comme l'indiquent les flèches g.
Ces gaz de combustion chauffent la pièce 3,5, laquelle communique sa chaleur à l'air pas sant dans l'évidement 37. L'air et les gaz circulent à contre-courant. L'appareil repré senté aux fig. 1 et 2 donne un réchauf f aâe modéré de Pair de combustion; il est spéciale ment destiné au cas où des agglomérés de charbon sont brûlés dans ledit appareil.
L'appareil partiellement représenté aux fig. 3 et 4 est par contre destiné à provoquer un fort réchauffage de l'air de combustion; un tel réchauffage est intéressant dans les cas où du bois ou des agglomérés de sciure, de lignite ou de tourbe sont brûlés dans l'ap pareil. Le dispositif de réchauffage de cet appareil est constitué par une tôle repliée sur elle-même de .manière à former un corps 38 de forme étoilée en section horizontale (fig. 4).
Ce corps est également logé dans une enveloppe, comme dans la fozme d'exécution précédente. L'ouverture centrale'de ce corps est remplie pair une tige 39, de manière à obliger d'air pénétrant dans -ce corps par un tube 40,à s'écouler à l'intérieur des branches du corps 38, ainsi que le montrent les flèches <I>f</I> et h. La buse 3 est vissée sur un tube soli daire du corps 38. Les gaz de combustion s'écoulent comme le montrent les flèches g, entre les branches du corps 38.
L'air à chauf fer et les gaz chauffants s'écoulent donc à contre-courant et la faible épaisseur de mé tal les séparant procure une bonne transmis sion de chaleur entre eux.
Le dispositif de réchauffage d'une Croi sière forme d'exécution de l'appareil est re présenté à la fig. 5. Ce dispositif de réchauf- fage comporte .des tubes verticaux 41 dans lesquels monte l'air à réchauffer comme l'in diquent les flèches i, une tige centrale 42 maintenant ces tubes entre eux. Le nombre de ceux-ci est variable, deux sont représentés au dessin, mais le dispositif pourrait en com porter un nombre beaucoup plus grand.
Ces tubes sont logés dans une enveloppe, comme dans les formes d'exécution précédentes, et les gaz de -combustion descendent autour d'eux. Ce dispositif de réchauffage est d'une fabri cation plus simple que celui de la forme d'exécution précédente et à peu près équiva lent; il s'applique avantageusement à un ap pareil brûlant du bois et des agglomérés de sciure, de lignite ou de tourbe.
La forme d'exécution complète de. l'appa reil représentée aux fig. 6 et 7 comporte un tube magasin 15, 15' dans lequel se trouve le combustible qui brûle dans la pairtie 15'. Les gaz chauds venant de cette partie 15' sont envoyés à travers quatre tubes de rayon nement 19. Ces tubes sont reliés en série et un ventilateur 21, actionné par un moteur 22, chasse les gaz ayant parcouru les tubes 19 dans le sens de la flèche k (fig. 7).
La sec tion transversale des tubes 19 est carrée; leurs pans sont disposés de telle sorte .que des perpendiculaires élevées sur eux ne ren contrent pas les tubes voisins. Ceux-ci ont pour but d'assurer un bon rayonnement de la chaleur -de ces tubes. Cet appareil sera, par exemple, muni d'un dispositif :de réchauf- fage de l'air analogue à celui des fig. 3, et 4.
Comme on le comprend, le fonctionnement -de cet appareil est le suivant: . Le ventilateur 21 provoque, par aspira tion, la circulation des gaz .dans tout l'appa reil, comme le montrent les flèches à la fig. 6, l'air de combustion étant aspiré par le tube 40. Les gaz de,combustion transmettent leur chaleur à l'ambiance grâce aux tubes de rayonnement 19. Pour faciliter l'allumage du foyer, un by-pass 43, muni d'un robinet à boisseau 4-4, est prévu entre la partie 15' du tube magasin et le dernier tube 19 de rayon nement -de .la série de ces tubes.
Des moyens non représentés sont prévus pour l'évacuation des cendres au-dessous de la partie 15'.
Dans la forme d'exécution partiellement représentée à la fig. 8, le dispositif de ré- chauffage comporte une pièce métallique 45, par exemple en fonte, extérieurement cylin drique, creuse, et présentant à l'intérieur des ailettes 46. Cette pièce 45-est logée dans une enveloppe réfractaire 3-4, garnie intérieure- ment d'un revêtement 36 en tôle.
Un espace 47 est laissé entre la pièce 45 et le revête- ment 36. L'air à réchauffer monte dans l'es pace 47 et les gaz de combustion descendent à l'intérieur de la pièce 45. Ce dispositif per met un réchauffement modéré de l'air par rapport à. la. température des gaz de combus tion et s'applique particulièrement bien aux appareils brûlant des agglomérés de charbon. L'air montant dans :l'espace 47 est injecté périphériquement, comme il va être indiqué en référence à la fig. 9.
Dans les fig. 9 et 10 se rapportant à une dernière forme d'exécution de l'appareil, le dispositif de réchauffage consiste en une tôle repliée sur elle-même, de manière à former un corps 48 de forme étoilée en section hori zontale (fig. 10). La surface latérale enve loppante de ce corps est de forme. générale cylindrique circulaire, ce corps est logé dans une enveloppe 49 en tôle, un petit espace étant laissé entre cette enveloppe et le corps 48.
Le corps 48 et l'enveloppe 49 sont eux- mêmes logés dans une enveloppe 34 en ma tière réfractaire garnie intérieurement d'un revêtement métallique 36. L'air à réchauffer pénètre par une ouverture 50 dans un distri buteur 51 de forme circulaire et, de là, passe dans des canaux 5? verticaux constitués par les branches internes du corps 48 et l'enve loppe 49. L'air réchauffé sort à la. partie su périeure de ces -canaux 52 et passe à travers des orifices 53: ménagés dans le cône 5 et vient frapper la bûche 1 sur sa surface de réaction 2.
Ces orifices 53 sont percés obli- quement dans le cône 5, de manière que l'air qui en sort ,soit animé d'un mouvement géné ral giratoire et vienne balayer en tournant la surface 2i de réaction de la bûche 1, ce qui permet un réchauffage préalable supplémen taire de cet air. Ce mouvement. giratoire de l'air de combustion pourrait aussi être obtenu par d'autres moyens, par exemple par des chi canes. Les gaz de combustion chauds descen dent verticalement à l'intérieur du corps 48.
Ce dispositif de réchauffage, qui présente une grande surface d'échange entre l'air et les gaz de combustion, est spécialement destiné à. être adapté à un appareil brûlant du bois ou des agglomérés de sciure, de lignite ou de tourbe. L'ouverture 50 peut être reliée à une souf flerie d'air et, dans ce cas, le ventilateur 21 (fig. 6 et 7) peut être supprimé. Cette souf flerie, qui peut également être un ventila teur, sera avantageusement du genre d'un soufflet d'orgue; elle pourra donc, par exem ple, comporter deux soufflets travaillant al ternativement, entraînés par un moteur élec trique très démultiplié.
Une telle soufflerie donnera une pression et un débit d'air cons tants, suffisants pour chasser de l'air à tra vers le dispositif de réchauffage et mettre en circulation forcée les gaz dans tout l'appareil.
Dans toutes les formes d'exécution re présentées de l'appareil, le dispositif de ré- chauffage présente en section horizontale de grands espaces pour le passage des cendres tombant de la surface de réaction 2. On voit ces passages à la fig. 2- entre les branches de la pièce 35, à la fig. 4 entre .les branches du corps 38, à la fig. 8 à l'intérieur de la pièce 45 et à la fig. 10 à l'intérieur du corps 48.
Ces passages de grande section permettent une bonne évacuation des cendres. Cette éva cuation est. encore facilitée du fait que les cendres sont entraînées dans le sens de leur chute par les gaz de combustion. Dans toutes les formes d'exécution représentées une par tie au moins de ces passages présente des pa rois verticales.
Apparatus for the combustion of solid fuels with high efficiency. Main Patent No. 2-2'552i5 relates to a method for carrying out the combustion of solid fuels with high efficiency, and to an apparatus for carrying out this method.
According to this process, the fuel is used in the form of at least approximately cylindrical blocks, the combustion is located on one of the end faces of one of these blocks, and the air inlet in contact with the air is produced and regulated. this face in such a way that the combustion zone located in: this place is brought to a temperature high enough to ensure practically complete combustion.
The apparatus for carrying out this method is characterized, in claim II of the main patent, in that it comprises a cylindrical chamber for receiving approximately coaxially an at least approximately cylindrical fuel block, coming to support by a of its ends on a support, in that it comprises -means for bringing, in an adjustable amount, air against this end, in order to,
locate the combustion in this place and bring it to a temperature high enough for combustion to be practically complete.
The object of the present invention is an apparatus for carrying out the combustion of solid com bustibles with a high efficiency, according to claim II of the main patent, but characterized by a device for heating the combustion air, arranged in the under the place where combustion takes place and consisting of passages traversed in countercurrent by said air and by the combustion gases, at least part of these passages having vertical walls.
Thanks to this heating device, the combustion air can be brought to a very high temperature, which contributes to improving the combustion efficiency. In addition, said device can have, in horizontal section, large spaces for the fall of the ashes which are thus evacuated by gravity from the place where the combustion takes place and can be collected in an ashtray below the device.
The appended drawing represents, by way of examples, several embodiments of the apparatus forming the subject of the invention.
La- fi-. 1 is a vertical section through part of a first embodiment of the apparatus, showing its device for heating the combustion air.
Fig. 2 is a horizontal section along the line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 relates to a second embodiment of the apparatus and shows, in vertical section, part of its heating device.
Fig. 4 is a section taken along line IV-IV of FIG. & Fig. 5 is an elevation with parts broken away of the heater of a third embodiment of the apparatus.
Fig. 6 is a front elevational view of a fourth embodiment of the apparatus.
The thread-. 7 is a side elevational view of this apparatus.
Fig. 8 is a horizontal section through the heater of another embodiment of the apparatus.
Fig. 9 is a vertical section of a final embodiment of the apparatus, and FIG. 10 is a horizontal section taken along the line X-X of FIG. 9.
Like reference numerals indicate the same parts in all figures of the drawing.
In all the devices shown, as can be seen more particularly in the fil-. 1 and 9, a log 1 to. burn is arranged vertically so as to reduce to a minimum the reaction surface 2, the combustion of which is activated by air jets coming out of nozzles of a nozzle 3 (fig. 1 and 3). The air jets are directed so that said combustion surface 2 preferably takes a slightly concave shape as has been shown. It will be understood that the log thus automatically fires as it burns while remaining practically at a constant distance from the nozzle 3; this log rests by its periphery on radial fins 4 (fig. 1 and 9).
In the embodiment of da fi-. 1, these fins 4 come from manufacture with parts 32 of refractory material, housed in a space between a cone 33 made of sheet metal and an envelope 34 of the heating device. In the embodiment of the. fig. 9, these fins 4 are made of sheet metal and are carried by the upper face of a cone 5.
The upper edges of the fins 4 have as a whole a conical arrangement, for example at 45 half-opening, such that the log, in its. descent, remains centered on the general axis of the aircraft.
The air blown through the nozzles of the nozzle 3 comes out following the arrows a (fig. 1 and 3).
In the apparatus of FIGS. 1 and 2, the device for heating the combustion air consists of a metal part, for example of cast iron, the horizontal section of which is star-shaped. This part is housed in the envelope 34 of heat-insulating material, which internally comprises a coating <B> 36 </B> of sheet metal. The piece 35 has a recess 37 in its center; it carries the nozzle 3 screwed to its upper part.
This nozzle 3 ,, as seen in FIGS. 1 and 3, is widened in the shape of a hollow mushroom whose cap is pierced with holes for the passage of combustion air. Thanks to this enlarged shape, the nozzle has a wide. surface below. the igniting part of log 1, which causes it to heat up by radiation from the igniting surface and thereby additional heating of the combustion air.
This nozzle 3 also has a rancid protuberance 54 on which the log 1 can rest when the latter is of too small a diameter to press on the fins 4; the air inlet does not risk being blocked by this log. The recess 37 is traversed from bottom to top, as indicated by the arrow f, by the combustion air, and the combustion gases descend into the spaces between the branches of the part 35, as indicated by the arrows g.
These combustion gases heat the part 3.5, which communicates its heat to the air passing through the recess 37. The air and the gases circulate in counter-current. The apparatus shown in figs. 1 and 2 give a moderate heat of the combustion air; it is specially intended for the case where agglomerates of coal are burnt in said apparatus.
The apparatus partially shown in FIGS. 3 and 4 is on the other hand intended to cause a strong heating of the combustion air; such reheating is advantageous in cases where wood or agglomerates of sawdust, lignite or peat are burnt in the apparatus. The heating device of this appliance consists of a sheet folded back on itself so as to form a body 38 of star shape in horizontal section (FIG. 4).
This body is also housed in an envelope, as in the previous execution form. The central opening of this body is filled with a rod 39, so as to force air entering -this body through a tube 40, to flow inside the branches of the body 38, as shown. the arrows <I> f </I> and h. The nozzle 3 is screwed onto a solid tube of the body 38. The combustion gases flow as shown by the arrows g, between the branches of the body 38.
The heated air and the heating gases therefore flow in countercurrent and the small thickness of metal separating them provides good heat transmission between them.
The heating device for a cruise embodiment of the apparatus is shown in FIG. 5. This heating device comprises vertical tubes 41 in which the air to be heated rises as indicated by the arrows i, a central rod 42 holding these tubes together. The number of these is variable, two are shown in the drawing, but the device could include a much larger number.
These tubes are housed in a casing, as in the previous embodiments, and the combustion gases descend around them. This heating device is of a simpler manufacture than that of the previous embodiment and roughly equivalent slow; it is advantageously applied to an apparatus which burns wood and agglomerates of sawdust, lignite or peat.
The complete execution form of. the apparatus shown in fig. 6 and 7 comprises a magazine tube 15, 15 'in which the fuel which burns in the paring 15' is located. The hot gases coming from this part 15 'are sent through four radiating tubes 19. These tubes are connected in series and a fan 21, actuated by a motor 22, expels the gases which have passed through the tubes 19 in the direction of the flow. arrow k (fig. 7).
The cross section of the tubes 19 is square; their sides are arranged so that perpendiculars raised on them do not meet the neighboring tubes. The purpose of these is to ensure good radiation of the heat of these tubes. This appliance will, for example, be fitted with a device: for heating the air similar to that of FIGS. 3, and 4.
As can be understood, the operation of this device is as follows:. The fan 21 causes, by suction, the circulation of gases throughout the apparatus, as shown by the arrows in FIG. 6, the combustion air being sucked in through the tube 40. The combustion gases transmit their heat to the environment through the radiation tubes 19. To facilitate the ignition of the fireplace, a bypass 43, provided with a ball valve 4-4, is provided between part 15 'of the magazine tube and the last tube 19 of radius nement -de. the series of these tubes.
Means, not shown, are provided for the removal of the ashes below part 15 '.
In the embodiment partially shown in FIG. 8, the heating device comprises a metal part 45, for example made of cast iron, externally cylindrical, hollow, and having fins 46 inside. This part 45 is housed in a refractory casing 3-4, lined. internally with a sheet metal covering 36.
A space 47 is left between the room 45 and the lining 36. The air to be heated rises in the space 47 and the combustion gases descend inside the room 45. This device allows moderate heating. air relative to. the. temperature of the combustion gases and is particularly suitable for appliances burning coal agglomerates. The air rising in: the space 47 is injected peripherally, as will be indicated with reference to FIG. 9.
In fig. 9 and 10 relating to a final embodiment of the apparatus, the heating device consists of a sheet folded back on itself, so as to form a body 48 of star shape in horizontal section (fig. 10). . The enveloping lateral surface of this body is shaped. Generally circular cylindrical, this body is housed in a sheet metal casing 49, a small space being left between this casing and the body 48.
The body 48 and the casing 49 are themselves housed in a casing 34 of refractory material lined on the inside with a metallic coating 36. The air to be heated enters through an opening 50 into a distributor 51 of circular shape and, from there goes into channels 5? verticals formed by the internal branches of the body 48 and the envelope 49. The heated air leaves the. upper part of these -channels 52 and passes through orifices 53: made in the cone 5 and strikes the log 1 on its reaction surface 2.
These orifices 53 are drilled obliquely in the cone 5, so that the air which leaves therefrom is animated by a general gyratory movement and comes to sweep by rotating the reaction surface 2i of the log 1, which allows additional preheating of this air. This movement. gyratory combustion air could also be obtained by other means, for example by chucks. The hot combustion gases descend vertically inside the body 48.
This heating device, which has a large exchange surface between the air and the combustion gases, is specially intended for. be suitable for an appliance burning wood or agglomerates of sawdust, lignite or peat. The opening 50 can be connected to an air blower and, in this case, the fan 21 (fig. 6 and 7) can be omitted. This blower, which can also be a ventilator, will advantageously be of the type of an organ bellows; it may therefore, for example, include two bellows working alternately, driven by a highly geared electric motor.
Such a blower will give a constant pressure and air flow, sufficient to expel air through the heater and force the gases to circulate throughout the apparatus.
In all of the embodiments shown of the apparatus, the heating device has, in horizontal section, large spaces for the passage of the ash falling from the reaction surface 2. These passages can be seen in FIG. 2- between the branches of part 35, in fig. 4 between the branches of the body 38, in FIG. 8 inside part 45 and in fig. 10 inside the body 48.
These large cross-sectional passages allow good ash removal. This evacuation is. further facilitated by the fact that the ashes are entrained in the direction of their fall by the combustion gases. In all of the embodiments shown, at least part of these passages has vertical walls.