FR2504657A1 - Solid fuel boiler - has reciprocating piston to supply fresh fuel and remove ash - Google Patents

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Abstract

The boiler which burns granulated solid fuel has a hopper (1) to receive the fuel. The flow out of the hopper is regulated by a sliding guide (3) and a fixed guide (4). A reciprocating piston (6) driven by an electric motor pushes the fuel into the boiler fire box which is supplied with a flow of air. The piston (6) has projecting fingers which stir up the embers as the fuel is being pushed into the fire box. At the same time the clinker is pushed over the far edge of the fire box to make room for fresh fuel.

Description

La présente invention concerne une chaudière à eau chaude utilisant un combustible solide sous forme de granulats granulés de houille, bouchons, plaquettes ou briquettes diverses de charbon, de bois, de paille, de sciure etc... The present invention relates to a hot water boiler using a solid fuel in the form of granulated coal aggregates, plugs, plates or various briquettes of coal, wood, straw, sawdust, etc.

Les chaudières connues de l'art antérieur pouvant fonctionner avec ce genre de combustible posent des problèmes de combustion, d'évacuation des cendres et du machefer ce qui entraine une rendement calorifique médiocre et à des interventions manuelles fréquentes. The boilers known in the prior art which can operate with this type of fuel pose problems of combustion, evacuation of the ashes and of the bottom ash, which results in poor calorific efficiency and frequent manual interventions.

De plus l'alimentation de ces chaudières est réalisée par un système à vis d'Archimède couteux de fabrication et délicat de fonctionnement qui exige une puissance motrice relativement importante. In addition, the supply of these boilers is carried out by an expensive Archimedes screw system which is difficult to manufacture and which requires relatively high engine power.

La présente invention a pour but de proposer une chaudière qui soit affranchie des inconvénients signalés et qui présente par contre toute une série d'avantages : conception simple, rendement calorifique nettement supérieur à ceux des chaudières actuelles, allié à un système d'alimentation, d'activation du feu et de décendrage automatiques de grande fiabilité et peu onéreux de réalisation supprimant toute intervention manuelle. The object of the present invention is to provide a boiler which is free from the drawbacks indicated and which on the other hand has a whole series of advantages: simple design, calorific efficiency clearly superior to that of current boilers, combined with a supply system, 'activation of fire and automatic ash removal of high reliability and inexpensive implementation eliminating any manual intervention.

Suivant l'invention la chaudière se caractérise en ce qu'elle comprend a) Une alimentation automatique du foyer en combustible par un
système de piston va et vient formant coupe feu en position
repos et actionné par un moteur de faible puissance à mouve
ment linéaire.According to the invention, the boiler is characterized in that it comprises a) An automatic supply of fuel to the hearth by a
piston system goes back and forth forming a fire stop in position
idle and powered by a low power motor
linearly.

b) Une combustion vive par apport d'air ventilé et ravivée par le
système d'alimentation lui-même qui tisonne le foyer.b) A lively combustion by supply of ventilated air and revived by the
feeding system itself which pokes the hearth.

c) Une évacuation progressive et mécanique, hors du brûleur, des
cendres et des résidus de combustion, tel que le machefer, par
l'action de doigts solidaires du piston.c) A progressive and mechanical evacuation, out of the burner, of the
ash and combustion residues, such as clinker, by
the action of fingers attached to the piston.

Ces caractéristiques et avantages d'une chaudière suivant l'invention ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée d'un exemple de réalisation, ainsi qu'à l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la figure 1 et une vue en coupe de la chaudière montrant à sa
base le brûleur, la trémie de combustible et le dispositif à
piston d'alimentation du brûleur et du conduit de ventilation
activant le feu. These characteristics and advantages of a boiler according to the invention as well as others will become more apparent on reading the detailed description of an exemplary embodiment, as well as on examining the corresponding appended drawings, in which - the figure 1 and a sectional view of the boiler showing at its
bases the burner, the fuel hopper and the device
burner and ventilation duct supply piston
activating the fire.

- la figure 2 est une vue de dessus, avec coupe partielle, du
foyer et du dispositif d'alimentation du brûleur et de décen
drage de celui-ci.- Figure 2 is a top view, with partial section, of
fireplace and burner supply and decen
drage of it.

Telle qu'elle est représentée sur ces figures une chaudière, suivant l'invention, comporte les parties distinctes suivantes : l'alimentation automatique, le brûleur, le corps de la chaudière. As shown in these figures, a boiler according to the invention comprises the following distinct parts: the automatic supply, the burner, the body of the boiler.

A - l'alimentation automatique comprend, selon figure 1 : la Trémie de stockage du combustible, le mécanisme d'alimentation et le moteur d'entrainement avec son coffret ou organes de commande.A - the automatic feed comprises, according to FIG. 1: the fuel storage hopper, the feed mechanism and the drive motor with its box or control members.

Cet ensemble monté sur un chassis tubulaire à pieds réglables se raccorde à l'orifice du brûleur de la chaudière par boulons ou au tre fixation.La Trémie 1 de stockage du combustible en forme de trône de pyramide ou de cône se termine à sa base par une goulotte 2 de section adaptée à la forme de cette partie de la Trémie et comporte deux chicanes 3 et 4 limitatricesde l'action de la colonne de charge du combustible sur le couloir d'alimentation.This assembly, mounted on a tubular chassis with adjustable feet, is connected to the burner orifice of the boiler by bolts or to the fixing. The Fuel storage hopper 1 in the form of a throne of a pyramid or cone ends at its base with a chute 2 of section adapted to the shape of this part of the hopper and comprises two baffles 3 and 4 limiting the action of the fuel loading column on the supply corridor.

L'une au moins de chicanes peut être articulée en 5 et réglable pour la fermeture de la trémie et pour l'adaptation de l'admission du combustible aux conditions souhaitées.At least one of baffles can be articulated in 5 and adjustable for closing the hopper and for adapting the fuel intake to the desired conditions.

La capacité de la Trémie 1 peut être augmentée par adjonction de réhausse à sa partie supérieure. The capacity of Hopper 1 can be increased by adding a raise to its upper part.

B - Selon une particularité de l'invention,, l'alimentation du foyer s'effectue par un piston 6 circulant dans un couloir 7 de même section et animé d'un mouvement de va et vient lequel assure la liaison entre la goulotte 2 et l'entrée du brûleur 8.B - According to a feature of the invention, the supply of the hearth is carried out by a piston 6 circulating in a corridor 7 of the same section and animated by a back and forth movement which ensures the connection between the chute 2 and the burner inlet 8.

En position de retrait, le piston 6 découvre une ouverture 9 pratiquée dans la partie supérieure du couloir 7 à la base de la goulotte 2 et le combustible pénètre alors dans le couloir. Le mouvement de poussée du piston 6 refoule le combustible vers l'entrée du brûleur 8 , en fin de course le piston est positionné à l'entrée du brûleur et constitue un élément coupe feu. In the withdrawn position, the piston 6 discovers an opening 9 made in the upper part of the corridor 7 at the base of the chute 2 and the fuel then enters the corridor. The pushing movement of the piston 6 pushes the fuel towards the inlet of the burner 8, at the end of the stroke the piston is positioned at the inlet of the burner and constitutes a fire-resistant element.

Afin d'éviter le coincement du piston, au début de la poussée, pour traverser la colonne de combustible, il est prévu un espace entre le haut du piston 6 et la voûte du couloir 7. In order to avoid jamming of the piston, at the start of the thrust, in order to pass through the fuel column, a space is provided between the top of the piston 6 and the vault of the passage 7.

A cet effet une tablette horizontale 10, de largeur égale à celle du couloir à ce niveau prolonge le piston vers l'arrière sur une longueur au moins égale à la course du piston.For this purpose a horizontal shelf 10, of width equal to that of the corridor at this level extends the piston backwards over a length at least equal to the stroke of the piston.

Pendant la poussée, un matelas de combustible s,é- tale dans la cavité 11 comprise entre la tablette 10 et le sommet du couloir 7 supprimant ainsi le risque de coincement. Une butée 12, fixée à l'arrière de l'ouverture 9 élimine progressivement ce matelas de combustible vers l'avant du piston lors du mouvement de retrait de celui-ci. During the thrust, a fuel blanket s spread in the cavity 11 between the shelf 10 and the top of the passage 7 thus eliminating the risk of jamming. A stop 12, fixed at the rear of the opening 9 gradually eliminates this mattress of fuel towards the front of the piston during the movement of withdrawal of the latter.

C - L'entrainement du mécanisme d'alimentation est assuré par un moteur 13 du type connu moteur électrique à action de vérin c'est-à-dire que le mouvement rotatif est transformé en mouvement linéaire par un système écrou vis à deux sens de marche lequel est avantageusement asservi à tout dispositif électrique ou électronique de contrôle et de commande approprié dont les éléments constitutifs sont en partie ou en totalité regroupés dans un tableau ou coffret dit de commande.C - The drive of the feed mechanism is provided by a motor 13 of the known type electric motor with actuator action, that is to say that the rotary movement is transformed into linear movement by a two-way screw nut system of market which is advantageously controlled by any suitable electrical or electronic control and command device, the constituent elements of which are partly or wholly grouped together in a so-called control panel or box.

Ce tableau ou coffret de commande comporte avantageusement tous les organes appropriés de commande de sécurité et de supervision de l'état d'arrêt ou de marche choisi et programmé pour le fonctionnement désiré de la chaudière comme par exemple : - Marche automatique avec alimentation à intervalles réguliers ou variables dont la durée de ceux ci peut être liée à une commande thermostatique déterminant le degré de chauffe de la chaudière en fonction du besoin
- Démarrageet arrêt programmé ou manuel
- Marche avec ou sans apport d'air ventilé dans le brûleur etc...This switchboard or control box advantageously includes all the appropriate safety control organs and for monitoring the stop or run state chosen and programmed for the desired operation of the boiler, for example: - Automatic run with power supply at intervals regular or variable, the duration of which can be linked to a thermostatic control determining the degree of heating of the boiler according to the need
- Scheduled or manual start and stop
- Walk with or without ventilated air supply in the burner etc ...

D - Le brûleur 8 représenté en coupe sur la figure 1 et vue de dessus sur la figure 2 sera avantageusement réalisé en acier inox ou en acier recouvert d'un revêtement réfractaire ou tous autres matériaux appropriés. Sa largeur drentrée est adaptée à la largeur du couloir d'alimentation 7. Le brûleur s'élargit ensuite progressivement vers le centre de la chaudière et son fond est perforé pour permettre l'admission d'air de combustion par le moyen d'une cavité 14 sous le brûleur et reliée à l'extérieur à un ventilateur 15 fixé de préférence sur le chassis de la trémie.D - The burner 8 shown in section in Figure 1 and seen from above in Figure 2 will advantageously be made of stainless steel or steel covered with a refractory lining or any other suitable material. Its entry width is adapted to the width of the feed corridor 7. The burner then gradually widens towards the center of the boiler and its bottom is perforated to allow the admission of combustion air by means of a cavity 14 under the burner and connected to the outside to a fan 15 preferably fixed on the chassis of the hopper.

Cèt air admis dans le brûleur peut être, au choix, de l'air frais prélevé hors de la chaudière, ou de l'air réchauffé par passage dans un caisson situé sous le brûleur. This air admitted to the burner can be, as desired, fresh air taken from the boiler, or air heated by passage through a box located under the burner.

Dans la zone d'entrée du brûleur une pièce de guidage 16 en acier inox, de préférence, comporte des rainures (trois représentées) dans lesquelles coulissent des doigts 17 de même section solidaires du piston 6.  In the burner inlet zone, a guide piece 16 made of stainless steel, preferably, has grooves (three shown) in which fingers 17 of the same section slide, integral with the piston 6.

A chaque mouvement d'alimentation du piston les doigts se déplacent sur le fond du brûleur sur environ les 4/5ème de sa longeur ; dans leur mouvement de va et vient ils cassent le produit de combustion et tisonnent le feu. La pièce de guidage 16 empêche les braises, lors du recul, de pénétrer dans le couloir doigts d'alimentation 7, tandis que dans le mouvement de pousséeles rri- vivent la combustion et chassent progressivement les résidus brûlés hors du brûleur vers le cendrier. At each feed movement of the piston, the fingers move on the bottom of the burner for about 4 / 5ths of its length; in their back and forth movement they break the product of combustion and fire the fire. The guide piece 16 prevents the embers, during the recoil, from entering the feed fingers corridor 7, while in the pushing movement the combustion is burnt out and gradually expels the burnt residues from the burner towards the ashtray.

L'ensemble du brûleur est fixé par boulons inox 18 sur le caisson inférieur 19 de la chaudière (Fig. 2). The entire burner is fixed by stainless steel bolts 18 on the lower casing 19 of the boiler (Fig. 2).

C - Selon figure 1, la chaudière est conçue spécialement pour utiliser au mieux les avantages et particularités ci-dessus décrits du système d'alimentation et du brûleur.C - According to Figure 1, the boiler is specially designed to make the best use of the advantages and features described above of the fuel system and the burner.

Elle est du type connu à échangeurs tubulaires verticaux 20 en acier, noyés dans un cylindre d'eau 21 placé au dessus d'un foyer circulaire 22. It is of the known type with vertical tubular exchangers 20 made of steel, embedded in a water cylinder 21 placed above a circular hearth 22.

Les tubes échangeurs sont équipés de ralentisseurs de fumée 23. The heat exchanger tubes are fitted with smoke retarders 23.

démontable
Un déflecteur bombé 24 en acier inox / dont la cavité peut être comblée de matériaux réfractaires pour en augmenter l'inertie calorifique, est placé au centre du foyer entre le brûleur 8 et l'entrée des échangeurs. Ce qui contraint les flammes à lècher les parois verticales du foyer et favorise la répartition des gaz de combustion dans les échangeurs. Cette conception nouvelle du déflecteur constitue une particularité de l'invention.removable
A domed deflector 24 made of stainless steel / whose cavity can be filled with refractory materials to increase the heat inertia, is placed in the center of the hearth between the burner 8 and the inlet of the exchangers. This forces the flames to lick the vertical walls of the hearth and promotes the distribution of combustion gases in the exchangers. This new design of the deflector constitutes a particular feature of the invention.

La partie supérieure des échangeurs débouche dans un caisson d'évacuation des fumées, permettant un échange thermique supplémentaire au dessus du cylindre d'eau. The upper part of the exchangers opens into a smoke evacuation box, allowing additional heat exchange above the water cylinder.

Le caisson inférieur 19 renferme le tiroir cendrier 25. Une porte isolée de larges dimensions permet l'accès au cendrier et le démontage aisé du brûleur. The lower box 19 contains the ashtray drawer 25. A large insulated door allows access to the ashtray and easy disassembly of the burner.

La chaudière objet de l'invention peut être utilisée pour le chauffage central comme pour toute production d'eau chaude domestique ou industrielle.  The boiler object of the invention can be used for central heating as for any domestic or industrial hot water production.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1 - Chaudière à eau chaude utilisant un combustible solide sous forme de granulats ou matière compactées diverses caractérisée en ce qu'elle comprend1 - Hot water boiler using a solid fuel in the form of aggregates or various compacted material characterized in that it comprises a) Une partie alimentation automatique du foyer à partir a) An automatic feeding part of the fireplace from d'une trémie contenant le combustible et au moyen d'un a hopper containing the fuel and by means of a système de piston va et vient formant coupe feu en posi piston system goes back and forth forming a fire stop in posi tion repos et qui est actionné par un moteur électrique tion rest and which is powered by an electric motor à mouvement linéaire du genre vérin. with linear movement of the jack type. foyer. foyer. par le système d'alimentation lui-même qui tisonne le by the feeding system itself which pokes the b) Une combustion vive par apport d'air ventilé et ravivée b) Vivid combustion by supplying ventilated and revived air fer par l'action de doigts solidaires du piston. iron by the action of fingers secured to the piston. des cendres et des résidus de combustion tel que le mache ash and combustion residues such as mache c) Une évacuation progressive et mécanique, hors du brûleur, c) A progressive and mechanical evacuation from the burner, calorifique. calorific. de matériau réfractaire dans le but d'augmenter l'inertie refractory material to increase inertia teur bombé/dont la cavité peut être comblée par une charge curved torch / whose cavity can be filled with a load dont le rendement calorifique est amélioré par un déflec dêmontabie  whose calorific efficiency is improved by a deflection ticaux noyés dans un cylindre d'eau de type classique mais ticals drowned in a classic type water cylinder but d) Un corps de chaudière de type à échangeurs tubulaires ver d) A boiler body of type with tubular heat exchangers 2 - Chaudière selon revendication 1, caractérisée en ce que l'en- semble formant la partie alimentation et comprenant la trémie de stockage du combustible, le mécanisme d'alimentation avec son moteur d'entraînement, le ventilateur d'activation de la combustion et le coffret ou tableau de commande sont montés sur un chassis tubulaire à pieds réglables qui se raccordent à l'orifice du brûleur de la chaudière par boulons ou autre fixation.2 - Boiler according to claim 1, characterized in that the assembly forming the supply part and comprising the fuel storage hopper, the supply mechanism with its drive motor, the combustion activation fan and the box or control panel are mounted on a tubular frame with adjustable feet which are connected to the burner orifice of the boiler by bolts or other fixing. 3 - Chaudière selon revendication 1, caractérisée en ce que la trémie de stockage du combustible en forme de trône de pyramide ou de cône se termine à sa base par une goulotte comportant deux chicanes dont l'une au moins est réglable, dont le but est d'obturer éventuellement la sortie de la trémie et limiter l'action de la colonne de charge du combustible sur un couloir horizontal d'alimentation du foyer dans lequel circule un piston de même section animé d'un mouvement de va et vient qui, en position retrait, découvre une ouverture d'admission du combustible à la base de la goulotte de la trémie vers le couloir qu'il va dans son mouvement de poussée refouler vers le brûleur.3 - Boiler according to claim 1, characterized in that the fuel storage hopper in the form of a pyramid or cone throne ends at its base with a chute comprising two baffles, at least one of which is adjustable, the purpose of which is possibly to close the hopper outlet and limit the action of the fuel charging column on a horizontal corridor for supplying the hearth in which a piston of the same section circulates, moving back and forth which, in withdrawal position, discovers a fuel intake opening at the base of the hopper chute towards the corridor which it will push back towards the burner. 4 - Chaudière selon revendication 1, caractérisée en ce que la conformation du piston prévoie un espace entre sa partie supérieure et la voûte de son couloir d'évolution pour éviter son coincement au début de la poussée afin de traverser la colonne de combustible et que le matelas de combustible qui se dépose dans cet espace soit éliminé par une butée de l'orifice d'admission de la goulotte lors du retrait du piston.4 - Boiler according to claim 1, characterized in that the conformation of the piston provides a space between its upper part and the vault of its evolution corridor to avoid its jamming at the start of the thrust in order to pass through the fuel column and that the fuel mattress which is deposited in this space is eliminated by a stopper of the inlet port of the chute when the piston is withdrawn. 5 - Chaudière selon revendication 1, caractérisée en ce que le brûleur a une longeur d'entrée adaptée à celle du couloir d'alimentation puis il s'élargi vers le centre de la chaudière et son fond est perforé pour permettre l'admission d'air de combustion qui lui est amené par une cavitée qu'il comprend en dessous, laquelle est raccordée à un ventilateur.5 - Boiler according to claim 1, characterized in that the burner has an inlet length adapted to that of the supply corridor then it widens towards the center of the boiler and its bottom is perforated to allow the admission of combustion air which is supplied to it by a cavity which it includes below, which is connected to a fan. 6 - chaudière selon revendication 1, caractérise en ce que le brûleur démontable et raccordé par boulons est réalisé avantageusement en acier inox et qu'il comporte à son entrée une pièce de guidage avec rainures dans lesquelles coulissent des doigts de même section solidaires du piston de telle sorte, qu'à chaque mouvement d'alimentation du piston, les doigts se déplacent sur la presque totalité de la longueur du fond du brûleur de manière à casser le produit de combustion, tisonner le feu et pousser hors du brûleur les résidus brûlés vers le cendrier tandis que, lors du mouvement de retrait, la pièce de guidage ci-dessus retient les braises à l'intérieur du foyer.6 - boiler according to claim 1, characterized in that the removable burner and connected by bolts is advantageously made of stainless steel and that it comprises at its entrance a guide piece with grooves in which slide fingers of the same section secured to the piston of so that with each movement of the piston, the fingers move over almost the entire length of the bottom of the burner so as to break the product of combustion, fire the fire and push the burnt residue out of the burner the ashtray while, during the withdrawal movement, the above guide piece retains the embers inside the hearth. 7 - Chaudière selon revendication 1, caractérisée en ce que l'obtention d'une marche entièrement automatique ou non est assurée à volonté par dispositifs électriques et électroniques appropriés pour la commande, le contrôle et la programmation dont les éléments constitutifs sont regroupés dans un tableau ou coffret dit de commande. 7 - Boiler according to claim 1, characterized in that the obtaining of a fully automatic operation or not is ensured at will by electrical and electronic devices suitable for command, control and programming whose constituent elements are grouped in a table or so-called control box.
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