Appareil de chauffage à alimentation par gravité L'invention est relative à un appareil de chauffage à alimentation par gravité en com bustible solide et à insufflation d'air de com bustion sous pression.
Cet appareil est caractérisé par le fait qu'il présente une ouverture d'évacuation des cen dres qui est normalement obturée, et qui dé bouche uniquement dans une chambre dispo sée, dans un circuit d'air sous pression, en amont de la chambre de combustion, en sorte que tout manque d'étanchéité à l'obturation de ladite ouverture donne lieu à une fuite d'air et non pas de gaz de combustion.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple deux formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 représentent, en coupe transversale, ces deux formes d'exécution.
La première forme d'exécution (fig. 1) comprend une enceinte limitée extérieurement par une double paroi 1 à l'intérieur de la quelle l'eau circule. L'eau à réchauffer est amenée par un conduit situé à la partie basse de la chaudière et non représenté sur le des sin, et l'eau chaude est évacuée par le con duit 2.
La chambre située en amont de la zone dans laquelle on fait brûler le combustible est limitée par une partie de la double paroi 1 par un fond 3 à lame d'eau inclinée de l'avant vers l'arrière, par une grille 4 et un plancher 5. Ce foyer est alimenté en air sous pression par un ventilateur 6 qui refoule l'air dans un caisson 7 qui communique en 8 avec le foyer. Celui-ci comporte dans une ouverture 60 dé bouchant uniquement dans une chambre 61 un tiroir à mâchefer 9 disposé sous la grille 4 et sur le plancher 5 et un regard 10. Le tiroir 9 et le regard 10 sont avantageusement munis de garnitures d'étanchéité car ils se trouvent sou mis uniquement à la pression de l'air de ven tilation.
L'échangeur de chaleur est constitué par des tubes de fumées verticaux 1.1 baignant dans l'eau contenue dans l'enveloppe 12.
La partie du foyer située en aval de la zone dans laquelle on fait brûler le combus tible et en amont de l'échangeur de chaleur est limitée par une partie de la double paroi 1, par le fond incliné 3, la grille 4 et l'enveloppe 12 ainsi que par une plaque supérieure 13. C'est cette partie que l'on agence d'une façon étanche.
Cette partie ne comporte, en général, qu'une ouverture nécessaire à son fonctionne ment qui est la porte de chargement -du com bustible 14 disposée à la partie supérieure de la trémie de chargement, dans la plaque supé rieure 13. Cette trémie est limitée par une par tie de la double paroi 1, par le fond 3 et l'en veloppe 12, et peut être munie d'une plaque 15 de hauteur réglable destinée à régler le débit du combustible.
En ce qui concerne les moyens d'étan chéité de la porte de chargement 14, l'homme de l'art peut imaginer un grand nombre de so lutions. On peut, à cet effet, interposer entre la porte et son siège un joint en caoutchouc, amiante ou matière analogue et prévoir des moyens pour serrer ce joint entre la porte et le siège (dispositif à vis ou analogue).
La partie 16, qui communique avec le con duit d'évacuation 17 n'a besoin d'être réali sée d'une façon étanche que du côté du foyer puisqu'elle est mise en dépression par le fait du tirage. Elle peut être fermée par une tôle 18 simplement posée sur des appuis.
Au-dessus de la plaque supérieure 13 de la trémie et de la tôle 18 de l'échangeur se trou vent deux chambres 19 et 20 respectivement, mises en communication par des ouvertures 21, la deuxième chambre 20, située au-dessus de l'échangeur, pouvant être en partie remplie par un isolant thermique (laine de verre ou analo gue). De cette façon, la chambre 19 se trouve en dépression par rapport à l'atmosphère et s'il se produit la moindre fuite à travers la porte 14, la quantité minime de gaz qui s'en échappe est aspirée vers la cheminée et ne peut donc avoir d'effet nocif.
L'appareil est muni des accessoires sui vants - dispositif de décrassage 22 à levier de commande 23, ce dispositif étant constitué avantageusement par un volet en forme de V à l'intérieur duquel sont prévus de place en place des crocs tels que 24. Le mécanisme de commande schématisé en 25, logé dans le cais son à air 7, permet de faire glisser le décras- seur sur la grille 4.
Ce mécanisme de com mande est établi de façon à laisser un pas sage à l'air de ventilation dont le circuit est schématisé par des flèches sur le dessin ; - dispositif réglable d'arrivée d'air secon daire 26 au-dessus du combustible en ignition ; - dispositif de réglage 27 du débit d'air primaire à commande manuelle ou thermosta tique.
En suite de quoi, on réalise ainsi un appa reil à ventilation forcée, à foyer et trémie de chargement étanches, dans laquelle aucune cir culation de fumée ne peut s'établir dans la tré mie. La puissance de cet appareil peut être réglée en agissant sur la pression de l'air de ventilation, le tirage de la cheminée étant des tiné, en pratique, uniquement à évacuer les fumées qui ont été refoulées à travers les tu bes échangeurs de température. Ceci permet, en particulier, de diminuer le poids des chau dières pour une puissance donnée.
La seconde forme d'exécution (fig. 2), com porte essentiellement une grille 31 pour le combustible, une trémie 32 pour l'alimenta- tion en combustible par gravité et un échan geur de chaleur 33 dans lequel circulent, d'une part, les gaz de combustion et, d'autre part, l'eau à réchauffer. Le circuit d'eau de l'échan geur communique avec d'autres parties de l'ap pareil telles que 34 et 35 disposées autour du foyer.
L'air de ventilation forcée, fourni par un ventilateur 36, passe sous la grille (flèches f1), puis est amené à la surface du combustible reposant sur la grille (flèches f2) et de l'air secondaire peut également être introduit en aval de la zone du combustible en ignition (flèches f3). Les gaz de combustion s'échap pent par un conduit 37 en communication avec une cheminée.
L'appareil est complété par une porte de chargement 38, un regard ou voyant 39, un tiroir à mâchefer 40 placé dans une ouverture 62 débouchant uniquement dans une chambre 63 et des dispositifs de décrassage et de ré glage qui n'ont pas été représentés sur le des sin. Il repose sur un socle 41 en béton.
Cela étant, on constitue l'appareil par trois blocs juxtaposés tels que ceux délimités par des traits mixtes sur la figure - un bloc arrière A comportant le foyer et l'échangeur de chaleur ; - un bloc avant supérieur B comportant la trémie de chargement ; - et un bloc avant inférieur C que l'on peut appeler boîte à cendres.
Ces blocs sont assemblés suivant deux joints pratiquement étanches, un joint 42 en tre les blocs<I>A et B</I> et un joint 43 entre les blocs A et C.
Pour éviter des fuites, on entoure l'appareil d'une double paroi dans laquelle on maintient de l'air à une pression supérieure à celle ré gnant à l'intérieur. De cette manière, les seu les fuites possibles seraient des fuites d'air qui se produiraient depuis la double paroi vers l'intérieur, c'est-à-dire des fuites anodines.
On fait passer la totalité de l'air de venti lation forcée d'abord dans la double paroi, puis dans le foyer. Par suite des pertes de charge prenant naissance dans un tel circuit d'air puis de gaz de combustion, on est toujours assuré que la pression d'air dans la double paroi est supérieure aux pressions régnant à l'intérieur, notamment soit à la pression de l'air ayant pénétré dans la chaudière, soit à la pression des gaz en aval du foyer.
Les parois supérieures et latérales de la chaudière sont entourées par un capotage 44, communiquant avec une enceinte 45 entourant le joint 42 entre blocs<I>A</I> et <I>B</I> et la partie su périeure du joint 43 entre blocs A et C. On fait débiter le ventilateur 36 à la partie supé rieure et arrière de la double paroi ainsi cons tituée par l'intermédiaire d'une conduite 46 et d'une ouverture 47 dans le capotage 44 et on prévoit à l'intérieur de cette double paroi une chicane 48 courant à mi-hauteur dans la par tie arrière de l'appareil. On fait, enfin, com muniquer la partie inférieure et arrière de la double paroi par une ouverture 49 avec l'inté rieur de l'appareil.
Le capotage 44 est avanta geusement constitué par des panneaux en tôle, assemblés entre eux et raidis inférieurement et supérieurement par des cadres en profilés (cor nières ou autres). Le fonctionnement de cet appareil est le suivant.
En marche normale, l'air sous pression in-' troduit par l'ouverture 47 circule d'arrière en avant et de haut en bas dans la moitié supé rieure de la double paroi limitée par la chi cane 48, en passant dans l'enceinte 45, puis passe dans la moitié inférieure de la double pa roi, circule d'avant en arrière et pénètre à l'in térieur de l'appareil, par l'ouverture 49, où il circule alors comme indiqué plus haut.
Lors des coupures du ventilateur de souf flage 36, le foyer est en dépression, grâce au tirage de la cheminée, et aucun risque de fuite des gaz vers la double paroi n'est à craindre. L'appareil est alors dans des conditions de fonctionnement analogues à celles des appa reils ordinaires ou automatiques.
Dans tous les cas, il ne peut se produire vers l'extérieur de fuites nocives.
Outre l'avantage de supprimer tous les ris ques de fuites, notamment dans le circuit des gaz, l'appareil établi présente encore les avan tages suivants - celui de permettre d'adopter des échan geurs à fortes pertes de charge, donc à taux d'échange élevé ;
- celui de réchauffer l'air de combustion, ce qui permet d'une part, de récupérer la cha leur qui autrement serait perdue par rayonne ment et convection, donc d'augmenter le ren dement et, d'autre part, d'utiliser, par éléva tion de la température de combustion une gamme de combustibles étendue parmi ceux dont la température de fusibilité des cendres est élevée.
L'appareil est entouré, au moins le long de ses parois qui circonscrivent les zones où cir culent les gaz de combustion et au voisinage des joints entre les divers blocs, d'un matelas d'air, ce matelas étant créé par l'air de venti lation forcée et enfermé dans une double pa roi, que l'on maintient à une pression supé rieure à la pression desdits gaz et qui est en voyé ensuite dans le foyer de l'appareil. On doit, bien entendu, pourvoir une telle chaudière, d'organes d'obturation étanches pour les ouvertures nécessaires à son fonctionne ment.
Dans le cas où le combustible utilisé est solide, on doit, en particulier, agencer de fa çon étanche la porte de chargement du com bustible. Ces organes d'obturation ne sont ôtés que pendant des périodes courtes et éloi gnées durant lesquelles on supprime la ventila tion forcée et on met ainsi le foyer en dépres sion par rapport à la cheminée.
Il n'est pas nécessaire de réaliser d'une fa çon rigoureusement étanche l'espace où arri vent les tubes de fumée.
Cet espace est, en effet, mis en dépression par rapport à l'extérieur par l'action du tirage de la cheminée et de légères fuites auraient simplement pour effet des rentrées d'air dans celui-ci.
On dispose avantageusement le ou les or ganes d'obturation étanches du foyer dans une chambre que l'on fait communiquer avec la cheminée, par exemple par l'intermédiaire de l'espace situé en aval de l'échangeur, de ma nière que si, malgré les précautions prises, il se produit quelque fuite par ce ou ces organes d'obturation, les gaz qui s'échappent soient as pirés vers la cheminée et ne se répandent pas dans l'atmosphère.
Des variantes pour de faibles et moyennes puissances, pourraient être réalisées en un seul bloc.
Pour des puissances plus élevées, il faut les réaliser en plusieurs blocs juxtaposés; par suite des exigences de la construction, et des fuites risquent de se produire le long des joints d'assemblage mutuel de ces blocs.
De telles fuites sont sans danger si elles se produisent- dans le circuit d'air sous pression en amont de la zone de combustion, mais elles seraient absolument néfastes si elles venaient à se produire dans le circuit des gaz sous pres sion dans ou en aval de la zone de combus tion. Il est aussi possible de faire passer la tota lité de l'air de ventilation forcée dans la dou ble paroi.
Gravity Feed Heating Apparatus The invention relates to a solid fuel gravity feed heater and pressurized combustion air blowing.
This device is characterized by the fact that it has an ash discharge opening which is normally closed, and which opens only in an arranged chamber, in a pressurized air circuit, upstream of the chamber. combustion, so that any lack of sealing in the sealing of said opening gives rise to an air leak and not combustion gas.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the apparatus which is the subject of the invention.
Figs. 1 and 2 show, in cross section, these two embodiments.
The first embodiment (fig. 1) comprises an enclosure bounded on the outside by a double wall 1 inside which the water circulates. The water to be heated is brought through a pipe located at the bottom of the boiler and not shown on the diagram, and the hot water is discharged through pipe 2.
The chamber located upstream of the zone in which the fuel is burnt is limited by a part of the double wall 1 by a bottom 3 with a water sheet inclined from front to rear, by a grid 4 and a floor 5. This fireplace is supplied with pressurized air by a fan 6 which forces the air into a box 7 which communicates at 8 with the fireplace. The latter comprises in an opening 60 opening only in a chamber 61 a clinker drawer 9 disposed under the grid 4 and on the floor 5 and a viewing window 10. The drawer 9 and viewing window 10 are advantageously provided with sealing gaskets. because they are only subjected to the pressure of the ventilation air.
The heat exchanger is made up of vertical flue tubes 1.1 bathed in the water contained in the casing 12.
The part of the hearth located downstream of the zone in which the fuel is burnt and upstream of the heat exchanger is limited by part of the double wall 1, by the inclined bottom 3, the grate 4 and the envelope 12 as well as by an upper plate 13. It is this part that is arranged in a sealed manner.
This part has, in general, only one opening necessary for its operation, which is the fuel loading door 14 disposed at the upper part of the loading hopper, in the upper plate 13. This hopper is limited. by a part of the double wall 1, by the bottom 3 and the casing 12, and may be provided with a plate 15 of adjustable height intended to adjust the fuel flow.
As regards the means of sealing the loading door 14, those skilled in the art can imagine a large number of solutions. For this purpose, it is possible to interpose between the door and its seat a rubber, asbestos or similar material seal and to provide means for clamping this seal between the door and the seat (screw device or the like).
Part 16, which communicates with the evacuation duct 17, only needs to be carried out in a sealed manner on the side of the hearth since it is put under vacuum by the fact of the draft. It can be closed by a sheet 18 simply placed on supports.
Above the upper plate 13 of the hopper and the sheet 18 of the exchanger there are two chambers 19 and 20 respectively, placed in communication by openings 21, the second chamber 20, located above the exchanger, which can be partly filled with thermal insulation (glass wool or the like). In this way, the chamber 19 is at negative pressure with respect to the atmosphere and if there is any leakage through the door 14, the minimal quantity of gas which escapes from it is sucked towards the chimney and cannot therefore have harmful effect.
The apparatus is provided with the following accessories - scrubbing device 22 with control lever 23, this device being advantageously constituted by a V-shaped flap inside which hooks such as 24 are provided from place to place. The control mechanism shown schematically at 25, housed in the air box 7, allows the screener to slide on the grid 4.
This control mechanism is established so as to leave a wise step to the ventilation air, the circuit of which is shown schematically by arrows in the drawing; - adjustable secondary air inlet device 26 above the ignited fuel; - device 27 for adjusting the primary air flow with manual or thermostatic control.
As a result, a device with forced ventilation, with a sealed hearth and loading hopper, is thus produced, in which no circulation of smoke can be established in the hopper. The power of this device can be adjusted by acting on the ventilation air pressure, the chimney draft being intended, in practice, only to evacuate the fumes which have been discharged through the temperature exchanger tubes. This makes it possible, in particular, to reduce the weight of the boilers for a given power.
The second embodiment (fig. 2), comprises essentially a grate 31 for the fuel, a hopper 32 for the fuel supply by gravity and a heat exchanger 33 in which circulate, on the one hand , the combustion gases and, on the other hand, the water to be heated. The water circuit of the exchanger communicates with other parts of the apparatus such as 34 and 35 arranged around the hearth.
The forced ventilation air, supplied by a fan 36, passes under the grate (arrows f1), then is brought to the surface of the fuel resting on the grate (arrows f2) and secondary air can also be introduced downstream of the igniting fuel zone (arrows f3). The combustion gases escape through a duct 37 in communication with a chimney.
The apparatus is completed by a loading door 38, a sight glass or sight glass 39, a bottom slag drawer 40 placed in an opening 62 opening only into a chamber 63 and cleaning and adjustment devices which have not been shown. on the drawing. It rests on a concrete base 41.
This being the case, the apparatus is constituted by three juxtaposed blocks such as those delimited by dashed lines in the figure - a rear block A comprising the hearth and the heat exchanger; - An upper front unit B comprising the loading hopper; - and a lower front block C which can be called an ash box.
These blocks are assembled according to two practically tight joints, a joint 42 between the blocks <I> A and B </I> and a joint 43 between the blocks A and C.
To avoid leaks, the device is surrounded by a double wall in which the air is maintained at a pressure greater than that prevailing inside. In this way, the only possible leaks would be air leaks which would occur from the double wall towards the interior, that is to say harmless leaks.
All the forced ventilation air is passed first through the double wall and then into the fireplace. As a result of the pressure losses arising in such a circuit of air and then of combustion gas, it is always ensured that the air pressure in the double wall is greater than the pressures prevailing inside, in particular either the pressure. air which has entered the boiler, or at the gas pressure downstream of the fireplace.
The upper and side walls of the boiler are surrounded by a casing 44, communicating with an enclosure 45 surrounding the joint 42 between blocks <I> A </I> and <I> B </I> and the upper part of the joint 43 between blocks A and C. The fan 36 is delivered to the upper and rear part of the double wall thus constituted by means of a duct 46 and an opening 47 in the cowling 44 and provision is made to inside this double wall a baffle 48 running halfway up the rear part of the device. Finally, the lower and rear part of the double wall is communicated via an opening 49 with the interior of the device.
The cowling 44 is advantageously constituted by sheet metal panels, assembled together and stiffened below and above by profile frames (horns or others). The operation of this device is as follows.
In normal operation, the pressurized air introduced through the opening 47 circulates from back to front and from top to bottom in the upper half of the double wall limited by the channel 48, passing through the enclosure 45, then passes through the lower half of the double pa king, circulates from front to rear and enters the interior of the apparatus, through the opening 49, where it then circulates as indicated above.
When the blower fan 36 is cut off, the fireplace is in depression, thanks to the draft of the chimney, and there is no risk of gas leaking towards the double wall. The device is then in operating conditions similar to those of ordinary or automatic devices.
In any case, no harmful leaks can occur to the outside.
In addition to the advantage of eliminating all risk of leaks, especially in the gas circuit, the established device also has the following advantages - that of allowing the adoption of heat exchangers with high pressure drops, therefore at a rate of high exchange;
- that of heating the combustion air, which makes it possible, on the one hand, to recover the heat that would otherwise be lost by radiation and convection, thus to increase the output and, on the other hand, to use , by raising the combustion temperature a wide range of fuels among those with a high ash melt temperature.
The device is surrounded, at least along its walls which circumscribe the areas where the combustion gases circulate and in the vicinity of the joints between the various blocks, by an air mattress, this mattress being created by the air forced ventilation and enclosed in a double pa king, which is maintained at a pressure greater than the pressure of said gases and which is then sent into the hearth of the device. Such a boiler must, of course, be provided with sealed shut-off members for the openings necessary for its operation.
In the case where the fuel used is solid, it is necessary, in particular, to arrange the fuel loading door in a sealed manner. These shutter members are only removed for short and distant periods during which the forced ventilation is removed and the fireplace is thus depressed with respect to the chimney.
It is not necessary to make the space where the smoke tubes arrive in a strictly sealed manner.
This space is, in fact, depressed with respect to the outside by the action of the chimney draft and slight leaks would simply have the effect of re-entering the latter.
The sealed shut-off device (s) of the hearth is advantageously placed in a chamber which is made to communicate with the chimney, for example by means of the space situated downstream of the exchanger, so that if , despite the precautions taken, some leakage occurs through this or these shuttering members, the gases which escape are sucked towards the chimney and do not spread into the atmosphere.
Variants for low and medium powers could be produced in a single block.
For higher powers, they must be made in several juxtaposed blocks; as a result of construction requirements, and leaks may occur along the mutual assembly joints of these blocks.
Such leaks are harmless if they occur in the pressurized air circuit upstream of the combustion zone, but they would be absolutely harmful if they were to occur in the pressurized gas circuit in or downstream. of the combustion zone. It is also possible to pass all of the forced ventilation air through the double wall.