FR2482702A1 - SOLID FUEL STOVE HAVING TWO THERMALLY INSULATED COMBUSTION CHAMBERS - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN POELE PERFECTIONNE. DANS CE POELE POUR LA COMBUSTION D'UN COMBUSTIBLE SOLIDE COMPORTANT UNE CHAMBRE DE COMBUSTION PRIMAIRE 1 ET UNE CHAMBRE DE COMBUSTION SECONDAIRE 6 AVEC DES ALIMENTATIONS SEPAREES EN AIR, LES DEUX CHAMBRES 1, 6 SONT ISOLEES THERMIQUEMENT DE TELLE MANIERE QUE LA CHAMBRE SECONDAIRE EST MIEUX ISOLEE QUE LA CHAMBRE PRIMAIRE, LA CHAMBRE SECONDAIRE ETANT CONCUE SOUS LA FORME D'UNE CHAMBRE A DEUX ETAGES PERMETTANT UNE COMBUSTION COMPLETE DU COMBUSTIBLE SUR UNE PLAGE ETENDUE DE DISSIPATION D'ENERGIE; UNE SURFACE D'ECHANGE DE CHALEUR 9 ENTRE UN CONDUIT 8 D'AMENEE DE L'AIR SECONDAIRE ET UN CONDUIT DE SORTIE 10 DES GAZ DE COMBUSTION CHAUDS PROVENANT DE LA CHAMBRE SECONDAIRE 6 PERMET UN PRECHAUFFAGE DE L'AIR DE COMBUSTION ABOUTISSANT A CETTE DERNIERE. APPLICATION NOTAMMENT AUX POELES DE CHAUFFAGE DOMESTIQUE FONCTIONNANT AVEC DU BOIS, DU COKE OU DU CHARBON.THE INVENTION CONCERNS AN PERFECTED STOVE. IN THIS STOVE FOR THE COMBUSTION OF A SOLID FUEL INCLUDING A PRIMARY COMBUSTION CHAMBER 1 AND A SECONDARY COMBUSTION CHAMBER 6 WITH SEPARATE AIR SUPPLIES, THE TWO CHAMBERS 1, 6 ARE THERMALLY INSULATED IN SUCH AS THE SECONDARY CHAMBER IS INSULATED AS THE PRIMARY CHAMBER, THE SECONDARY CHAMBER BEING DESIGNED AS A TWO-STOREY CHAMBER ALLOWING COMPLETE COMBUSTION OF THE FUEL OVER AN EXTENDED ENERGY DISSIPATION RANGE; A HEAT EXCHANGE SURFACE 9 BETWEEN A DUCT 8 FOR SUPPLYING SECONDARY AIR AND AN OUTLET DUCT 10 FOR HOT COMBUSTION GAS FROM SECONDARY CHAMBER 6 ALLOWS PREHEATING OF THE COMBUSTION AIR LEADING TO THE LATTER . APPLICATION ESPECIALLY TO DOMESTIC HEATING STOVES OPERATING WITH WOOD, COKE OR COAL.
Description
La présente invention concerne des poêles perfec-The present invention relates to perfected stoves
tionnés pour la combustion d'un combustible solide tel que for the combustion of a solid fuel such as
par exemple du bois, du coke, du charbon, etc., du type com- for example, wood, coke, coal, etc. of the type com
portant une chambre de combustion primaire et une chambre de combustion secondaire, qui comportent toutes les deux des carrying a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber, both of which have
alimentations séparées en air de combustion. separate power supplies for combustion air.
Des essais ont été effectués avec des poêles connus antérieurement de ce type pour réaliser une post-combustion de gaz incomplètement brûlés par apport d'air secondaire à Tests have been carried out with previously known stoves of this type to achieve a post-combustion of incompletely burned gas by supply of secondary air to
ces gaz à l'intérieur de la chambre de combustion. Cepen- these gases inside the combustion chamber. How-
dant des essais ont montré que l'effet recherché est très rarement obtenu dans de petits poêles et que, dans le cas tests have shown that the desired effect is very rarely obtained in small stoves and that, in the case
o ce résultat est obtenu, ceci est dû à des conditions par- o this result is obtained, this is due to specific conditions
ticulièrement avantageuses.particularly advantageous.
Compte tenu des signes d'une pénurie future d'éner- Given the signs of a future energy shortage,
gie, on a porté récemment un intérêt accru à l'utilisation de produits forestiers en tant que source de chauffage domestique. Il existera alors une demande dans le domaine Recently, there has been a growing interest in the use of forest products as a source of home heating. Then there will be a demand in the field
des poêles qui, sans provoquer une pollution de l'environne- stoves which, without causing environmental pollution,
ment, seront aptes à brûler des produits forestiers et des combustibles similaires avec le rendement le plus élevé will be able to burn forest products and similar fuels with the highest
possible et le meilleur taux possible de combustion contrô- possible and the best possible rate of controlled combustion
lée. Une caractéristique de ce type de poêles consiste en ce que le combustible subit une combustion (pyrolytique) incomplète à une température relativement basse dans une EEA. A characteristic of this type of stoves is that the fuel undergoes incomplete (pyrolytic) combustion at a relatively low temperature in a
chambre primaire. Au cours de ce processus, desgaz inflam- primary room. During this process, disgazed
mables (gaz pyrolytiques) sont libérés avec un débit qui dépend de la température et de la forme et te la composition du combustible. La température dans la'chambre primaire dépend de la vitesse de combustion, qui s'y déroule, et par Makes (pyrolytic gases) are released with a flow rate that depends on the temperature and the form and the composition of the fuel. The temperature in the primary chamber depends on the rate of combustion, which occurs there, and by
conséquent de l'alimentation en air primaire et de l'isola- of the primary air supply and the isolation
tion thermique de la chambre primaire. La dissipation totale temperature of the primary chamber. Total dissipation
d'énergie potentielle sera par conséquent la somme de l'in- potential energy will therefore be the sum of
tensité de la combustion primaire et du pouvoir calorifique des gaz pyrolytiques. Une dissipation contrôlée de l'énergie requiert à tout moment un réglage de la quantité d'air primaire et l'isolation de la chambre primaire en Tensity of primary combustion and calorific value of pyrolytic gases Controlled dissipation of energy requires at all times adjustment of the amount of primary air and isolation of the primary chamber by
fonction du combustible qui y est utilisé. function of the fuel that is used.
Afin de garantir une combustion complète des gaz pyrolytiques et d'obtenir de ce fait un rendement élevé, il sera nécessaire d'apporter un air secondaire aux gaz dans des conditions contrôlées du point-de vue de sa quantité, de sa température et de son temps de séjour. La combustion peut intervenir d'une manière efficace dans une chambre In order to guarantee a complete combustion of the pyrolytic gases and thus to obtain a high efficiency, it will be necessary to supply secondary air to the gases under conditions controlled from the point of view of its quantity, temperature and temperature. residence time. Combustion can be effective in a room
secondaire séparée moyennant une isolation thermique appro- separate secondary system with appropriate thermal insulation.
priée et une alimentation appropriée en air. required and an adequate supply of air.
C'est pourquoi l'objet de la présente invention est That is why the object of the present invention is
de fournir un poêle permettant la combustion d'un combusti- to provide a stove for the combustion of
ble solide, dans lequel la combustion s'effectue en deux étapes, à savoir en premier lieu dans une chambre primaire solid, in which the combustion is carried out in two stages, namely in the first place in a primary chamber
et ensuite dans une chambre secondaire, d'une manière per- and then in a secondary chamber, in a way that
mettant d'obtenir un rendement élevé pour le poêle, ledit putting a high efficiency for the stove, said
poêle devant être en outre conçu de façon à obtenir une com- stove to be further designed in such a way as to obtain a
bustion contrôlée.controlled busting.
Conformément à la présente invention, ce problème According to the present invention, this problem
est résolu au moyen d'un poêle perfectionné du type mention- is solved by means of an improved stove of the type mentioned
né précédemment, qui est caractérisé par le fait que les deux chambres sont isolées thermiquement de telle manière born earlier, which is characterized by the fact that both chambers are thermally insulated in such a way
que la production de gaz pyrolytiques dans la chambre pri- the production of pyrolytic gases in the primary chamber
maire s'effectue dans un espace prédéterminé, et que la mayor takes place in a predetermined space, and that the
température à l'intérieur de la chambre secondaire est suf- temperature inside the secondary chamber is suf-
fisamment élevée pour provoquer une combustion complète de tous les gaz pyrolytiques. Habituellement la température la plus élevée est requise dans la chambre secondaire et ceci suggère la réalisation d'une meilleure isolation thermique elevated to cause complete combustion of all pyrolytic gases. Usually the highest temperature is required in the secondary chamber and this suggests the achievement of better thermal insulation
pour cette chambre que pour la chambre primaire. for this room only for the primary room.
Une autre caractéristique de la présente invention réside dans le fait que la chambre secondaire est conçue sous la forme d'une chambre de combustion à deux étages. La taille d'une chambre secondaire optimale dépendra de la dissipation d'énergie du poêle. Une chambre secondaire à Another feature of the present invention is that the secondary chamber is designed as a two-stage combustion chamber. The size of an optimal secondary chamber will depend on the energy dissipation of the stove. A secondary chamber to
deux étages garantira de ce fait une bonne combustion secon- two stages will thus ensure good secondary combustion.
daire sur une plage étendue de réglage, étant donné qu'il se produira une combustion avec de faibles dissipations d'énergie dans le premier étage et que la combustion sera parachevée avec des dissipations plus importantes dans le on a wide range of adjustment, as combustion will occur with low energy dissipation in the first stage and combustion will be completed with greater dissipation in the
second étage.second floor.
Une autre caractéristique de la présente invention consiste à prévoir une surface d'échange de chaleur entre un conduit d'admission pour l'air secondaire et un conduit de sortie pour les gaz de combustion chauds provenant de la chambre secondaire, afin de réaliser un préchauffage de Another feature of the present invention is to provide a heat exchange surface between an intake duct for secondary air and an outlet duct for the hot combustion gases from the secondary chamber, in order to preheat of
l'air de combustion admis dans la chambre secondaire. the combustion air admitted into the secondary chamber.
Une autre caractéristique de la présente invention Another feature of the present invention
réside dans le fait que le conduit de l'air secondaire débou- lies in the fact that the secondary air duct
che dans l'espace compris entre la chambre primaire et la in the space between the primary chamber and the
chambre secondaire.secondary bedroom.
Une forme de réalisation préférée de l'invention A preferred embodiment of the invention
est caractérisée par le fait que le conduit de l'air secon- characterized by the fact that the secondary air duct
daire est situé dans la paroi de séparation entre la chambre primaire et la chambre secondaire et que ce passage est is located in the separation wall between the primary chamber and the secondary chamber and that this passage is
isolé par rapport à la chambre primaire et possède une s.ur- isolated from the primary chamber and has a safe
face d'échange de chaleur en direction de la chambre.secon- heat exchange face towards the chamber.
daire. Il en résulte un préchauffage de l'air secondaire. dary. This results in a preheating of the secondary air.
Une autre caractéristique de la présente invention réside dans le fait qu'une source de chaleur est située dans la chambre secondaire ou dans le conduit d'alimentation en air aboutissant à la chambre secondaire, ladite source de Another feature of the present invention resides in the fact that a heat source is located in the secondary chamber or in the air supply duct leading to the secondary chamber, said source of
chaleur étant alimentée par une énergie extérieure et pou- heat is fed by external energy and can
vant par exemple être constituée par un dispositif de chauf- for example to be constituted by a heating device
fage électrique. L'énergie dissipée par cette source de cha- electric fage. The energy dissipated by this source of heat
leur peut être commandée, conformément à la présente inven- may be ordered in accordance with this
tion a) par la température à l'intérieur de la chambre secondaire, ou b) par la montée de température dans la chambre secondaire, ou (a) by the temperature inside the secondary chamber, or (b) by the rise in temperature in the secondary chamber, or
c) par la température présente dans-la chambre secon- (c) the temperature present in the secondary chamber;
daire, oudaire, or
d) une combinaison des paramètres (a, b, c). d) a combination of parameters (a, b, c).
Afin de réduire la température d'allumage des gaz dans la chambre secondaire, il est prévu selon une caracté- ristique de la présente invention que la chambre secondaire In order to reduce the ignition temperature of the gases in the secondary chamber, it is provided according to a feature of the present invention that the secondary chamber
peut être munie d'un catalyseur. Une variante de cette carac- can be provided with a catalyst. A variant of this characteristic
téristique consiste en ce que la chambre secondaire est équi- is that the secondary chamber is equi-
pée de plaques, de tiges, ou de dispositifs similaires possé- of plates, rods, or similar devices
dant une grande inertie thermique de telle sorte que l'allu- of great thermal inertia so that
mage des gaz de combustion s'effectuera plus facilement combustion gases will be easier to
qu'avec une atmosphère de gaz libre. only with a free gas atmosphere.
Afin d'obtenir de façon sûre un processus de combus- In order to safely obtain a combustion process
tion auto-contrôlée avec un rendement élevée dans tous les cas, indépendamment du type de combustible ou de la forme ou self-controlled with a high efficiency in all cases, regardless of fuel type or shape or
des conditions variables d'écoulement d'air, selon une carac- varying conditions of airflow, according to a specific
téristique de la présente invention, il est possible de pré- of the present invention, it is possible to pre-
voir un ventilateur permettant d'assurer une alimentation see a fan to ensure a power supply
uniforme d'air pour la combustion. Selon une formé de réali- Uniform air for combustion. According to a trained person
sation avantageuse, le ventilateur est entraîné par un orga- advantage, the fan is driven by an orga-
ne thermoélectrique disposé sur l'une des parois dans l'une no thermoelectric disposed on one of the walls in one
des chambres de combustion, de préférence la chambre secon- combustion chambers, preferably the secondary chamber
daire. Le ventilateur peut être commandé par un thermosat. dary. The fan can be controlled by a thermosat.
Ci-après on va décrire la présente invention en référence à la figure unique représentant un schéma d'une Hereinafter will be described the present invention with reference to the single figure showing a diagram of a
forme de réalisation de la-présente invention. embodiment of the present invention.
Le poêle représenté à titre d'exemple se compose The stove shown as an example consists of
d'une chambre primaire 1 dans laquelle au moins la paroi su- of a primary chamber 1 in which at least the upper wall
périeure 2 est isolée. Cependant il est possible d'isoler 2 is isolated. However it is possible to isolate
également les parois latérales si cette disposition s'avé- also the side walls if this provi-
rait nécessaire en vue d'accroître la température dans la chambre primaire, lorsque l'on désire obtenir une vitesse prédéterminée de combustion. L'air de combustion amené à la It would be necessary to increase the temperature in the primary chamber, when it is desired to obtain a predetermined rate of combustion. The combustion air brought to the
chambre primaire 1 est introduit par des ouvertures d'écoule- primary chamber 1 is introduced through openings of
ment d'air 4 ménagées dans la partie avant du poêle. air 4 in the front part of the stove.
Les gaz de combustion provenant de la chambre primaire sont amenés à l'intérieur de la chambre secondaire 6 par l'intermédiaire d'une ouverture 5 ménagée dans la paroi arrière 3. Cette chambre est constituée sous la forme d'une chambre à deux étages, dans laquelle la combustion s'effectue dans l'étage 1 lorsque la dissipation d'énergie est faible tandis qu'elleest parachevée dans l'étage 2 The combustion gases from the primary chamber are brought into the interior of the secondary chamber 6 via an opening 5 formed in the rear wall 3. This chamber is constituted as a two-stage chamber , in which the combustion takes place in stage 1 when the energy dissipation is low while it is completed in stage 2
lorsque la dissipation d'énergie est élevée. L'air de com- when the energy dissipation is high. The air of com
bustion amené à la chambre secondaire est entraîné à l'inté- The bustion brought to the secondary chamber is dragged into the
rieur de cette dernière par l'intermédiaire d'une ouverture d'écoulement d'air 7 ménagée dans la partie avant du poêle, en direction d'un conduit*8 situé dans la paroi supérieure of the latter through an air flow opening 7 formed in the front part of the stove, towards a duct * 8 in the upper wall.
de la chambre primaire 2. L'alimentation en air de combus- of the primary chamber 2. The supply of combustion air
tion est réglée de manière que l'air primaire et l'air se- is adjusted so that the primary air and the air se-
condaire soient contrôlés ou commandés simultanément. Le - conduit 8 est isolé par rapport à la chambre primaire, de la manière représentée sur la figure, mais est équipé are controlled or controlled simultaneously. The duct 8 is isolated relative to the primary chamber, as shown in the figure, but is equipped
d'une surface d'échange de chaleur 9 avec le conduit de sor- a heat exchange surface 9 with the discharge duct
tie 10 provenant de la chambre secondaire. La chambre secon- tie 10 from the secondary chamber. The secondary chamber
daire possède une bonne isolation thermique, de sorte que l'on obtient dans cette chambre des température suffisamment élevées (750-10000C). Afin d'être certain qu'il se produira Daire has a good thermal insulation, so that in this room are obtained sufficiently high temperatures (750-10000C). In order to be sure that it will happen
un allumage avec une combustion complète des gaz de combus- ignition with complete combustion of the combustion gases
tion dans la chambre secondaire, c'est-à-dire que la tempé- in the secondary chamber, that is to say that the temperature
rature sera supérieure à la température d'allumage pour les gaz, il est possible d'utiliser un dispositif de chauffage will be higher than the ignition temperature for gases, it is possible to use a heating device
12 comportant une source extérieure d'alimentation en éner- 12 having an external source of energy supply
gie. Le dispositif de chauffage 12 peut être undispositif de chauffage électrique comme dans le cas de la forme de réalisation représentée, ou bien peut être un brûleur à mazout, un brûleur à gaz, etc. Le dispositif de chauffage peut être situé dans le conduit d'alimentation 8 pour l'air ogy. The heater 12 may be an electric heater as in the embodiment shown, or it may be an oil burner, a gas burner, and the like. The heater may be located in the supply duct 8 for air
secondaire, au lieu d'être disposé dans la chambre secon- secondary, instead of being placed in the secondary chamber
daire proprement dite. Comme cela a été mentionné précédem- daire proper. As mentioned above,
ment, la chambre secondaire peut comporter une surface the secondary chamber may have a surface
catalytique, par exemple un composé de platine ou de rho- catalytic material, for example a platinum or rhodium
dium, de manière à réduire la température d'allumage des gaz de combustion. La chambre secondaire peut être également équipée de plaques, de tiges ou de dispositifs semblables possédant une certaine inertie thermique, de telle sorte que l'allumage des gaz de combustion s'effectuera plus facilement que dans une atmosphère de gaz libre. On notera qu'il est dium, so as to reduce the ignition temperature of the combustion gases. The secondary chamber may also be equipped with plates, rods or similar devices having a certain thermal inertia, so that the ignition of the combustion gases will be carried out more easily than in a free gas atmosphere. Note that he is
possible d'utiliser séparément ou en combinaison un disposi- possible to use separately or in combination a
tif de chauffage, un catalyseur, des tiges ou des disposi- heating system, a catalyst, rods or
tifs similaires.similar characteristics.
Les gaz chauds provenant de la chambre secondaire 6 sont véhiculés dans le conduit de sortie 10, sont renvoyés The hot gases from the secondary chamber 6 are conveyed in the outlet duct 10, are returned
au niveau du bord avant de la paroi supérieure 11 et circu- at the front edge of the upper wall 11 and
lent dans un conduit 13 situé au-dessus de la partie supé- slow in a conduit 13 above the upper
rieure de la paroi supérieure 11 en direction de la cheminée 14. Depuis la sortie du conduit 10 jusqu'à la cheminée, les gaz de combustion dissipent la plus grande quantité possible de chaleur et le conduit 13 est par conséquent équipé d'un échangeur de chaleur permettant le transfert de la chaleur 11 from the duct 10 to the chimney, the flue gases dissipate as much heat as possible and the duct 13 is therefore equipped with a heat exchanger. heat allowing the transfer of heat
à l'environnement.to the environment.
La cheminée 14 peut être équipée d'un ventilateur The chimney 14 can be equipped with a fan
15 qui pourrait être alimenté par un courant électrique pro- 15 that could be powered by an electric current pro-
venant d'un thermocouple 16 situé sur la surface de la paroi chaude du conduit 13. Le thermocouple produira un courant électrique dépendant de la différence de température entre from a thermocouple 16 located on the surface of the hot wall of the conduit 13. The thermocouple will produce an electric current depending on the temperature difference between
le côté chaud de la paroi et l'environnement. Le ventila- the warm side of the wall and the environment. The ventilation
teur 15 peut être commandé par un thermostat de sorte que 15 can be controlled by a thermostat so that
-l'alimentation en air de combustion est effectuée en fonc- the supply of combustion air is carried out according to
tion d'une température désirée de la pièce. Le démarrage a desired temperature of the room. The start
d'un poêle froid peut être effectué en utilisant une batte- a cold stove can be done using a bat-
rie de lancement, étant donné que le thermocouple ne four- since the thermocouple does not provide
nit aucun courant ou bien que l'on ne peut pas utiliser la no current or that we can not use the
circulation d'air naturel dans la cheminée. natural air circulation in the chimney.
L'apport extérieur d'énergie à la chambre secondai- The external supply of energy to the secondary chamber
re n'est pas requis en permanence. Pour réaliser la comman- re is not required permanently. To carry out the command
de de cette alimentation en énergie, il faudrait prendre en considération les paramètres suivants: a) la température dans la chambre secondaire. Si cette température tombe au-dessous de 800C, un apport d'énergie extérieure est requis si des gaz de combustion s'écoulent encore à partir de la chambre primaire. On pourrait alors prévoir un capteur de température dans la chambre secondaire. b) Accroissement de la température entre l'entrée From this power supply, the following parameters should be taken into account: a) the temperature in the secondary chamber. If this temperature falls below 800C, external energy input is required if flue gases still flow from the primary chamber. One could then provide a temperature sensor in the secondary chamber. b) Increase in temperature between the entrance
et la sortie de la zone de combustion secondaire. Une va- and the output of the secondary combustion zone. A variety
leur positive, non due à l'apport d'énergie, indique que their positive, not due to the energy input, indicates that
des gaz de combustion devant être brûlés s'écoulent encore. flue gases to be burned still flow.
c) La température dans la chambre primaire. Une c) The temperature in the primary chamber. A
valeur limite faible indique que le poêle ne contient plus. low limit value indicates that the stove no longer contains.
de combustible et que par conséquent un apport extérieur of fuel and therefore an external input
d'énergie n'est pas nécessaire.energy is not necessary.
En combinant ces paramètres par exemple sous la forme de signaux. électriques provenant de thermocouples, de thermistances ou de dispositifs semblables, il est By combining these parameters for example in the form of signals. from thermocouples, thermistors or similar devices, it is
possible de réaliser une combustion entièrement automati- possible to achieve fully automatic combustion
que et complète de tous les gaz inflammables. that and complete with all flammable gases.
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