FR2590001A1 - Procede et dispositif pour la production d'air chaud, dans lesquels on produit des gaz chauds auxquels on ajoute de l'eau qui s'evapore et est melangee aux gaz - Google Patents
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Abstract
ON PRODUIT DES GAZ CHAUDS DANS UN VOLUME DE CHAUFFAGE, ET ON AJOUTE DE L'EAU AUXDITS GAZ DE FACON QU'ELLE S'EVAPORE ET SOIT MELANGEE AUX GAZ. LE PROBLEME POSE CONSISTE A FAVORISER LE TRANSFERT ULTERIEUR DE LA CHALEUR. SUIVANT L'INVENTION, ON FAIT PASSER LES GAZ CHAUDS DEPUIS LE VOLUME DE CHAUFFAGE 1 JUSQUE DANS UNE CHAMBRE A TOURBILLON 2, CES GAZ ETANT MIS EN MOUVEMENT TOURBILLONNANT, ON AMENE DE L'EAU DANS LA CHAMBRE A TOURBILLON 2 ESSENTIELLEMENT A COTE D'UN ARBRE CENTRAL 10 DE LA CHAMBRE, D'UNE MANIERE TELLE QUE L'EAU SOIT MECANIQUEMENT MELANGEE AVEC LES GAZ CHAUDS AU COURS DU DEPLACEMENT DE CEUX-CI VERS LA PERIPHERIE DE LA CHAMBRE SOUS L'EFFET DU MOUVEMENT TOURBILLONNANT DES GAZ ET TELLE QU'ELLE S'EVAPORE GRACE A L'ENERGIE THERMIQUE CONTENUE DANS LES GAZ, ET ON EVACUE LE MELANGE DES GAZ CHAUDS ET D'EAU EVAPOREE HORS DE LA CHAMBRE A TOURBILLON 2 ET ESSENTIELLEMENT A COTE DE L'ARBRE CENTRAL 10 DE LA CHAMBRE ET SUR LE COTE OPPOSE DE LA CHAMBRE PAR RAPPORT AU POINT D'INTRODUCTION D'EAU. L'INVENTION TROUVE UNE APPLICATION AVANTAGEUSE DANS LE CHAUFFAGE DU SABLE.
Description
- 1 - L'invention concerne un procédé pour la production
d'air chaud, procédé selon lequel on produit des gaz chauds dans un vo-
lume de chauffage, et on ajoute de l'eau auxdits gaz de façon qu'elle s'évapore et soit mélangée aux gaz. Ainsi, l'invention se rapporte à des générateurs d'air chaud à action directe à partir desquels on fait passer un mélange de gaz et de vapeur d'eau, dans un seul et même tuyau, jusqu'à l'objet à chauffer. Dans les générateurs d'air chaud à action directe précédemment connus, on a seulement mélangé aux gaz de fumée chauds de l'air dit secondaire ou, dans les systèmes à air circulant, unmélange de gaz de fumée revenant du processus, tandis que dans les générateurs de vapeur d'eau à action directe précédemment connus on a mélangé de l'eau aux gaz
de fumée chauds, dans la chambre de combustion elle-même.
Un inconvénient des générateurs d'air chaud connus
réside en ce que des quantités extrêmement importantes d'air sont requi-
ses pour le transfert d'énergie dans un système utilisant de l'air en tant
que véhicule. Par conséquent, les ventilateurs, les moteurs de ventila-
teur et les systèmes de tuyauteries de distribution de chaleur doivent être de très grande dimension. En outre, il est caractéristique dans les
systèmes connus qu'ils ont des pressions de ventilateur relativement fai-
bles, habituellement au-dessous de 0,01 bar. Compte tenu de telles pres-
sions faibles, des gaz qui ont été échauffés ne sont pas capables de pé-
nétrer dans des matières brutes ayant une faible granulométrie, comme par exemple un matériau pierreux à grain doux dont la granulométrie est
de 0 à 8 mm. Le chauffage des matières brutes ayant une faible granulo-
métrie exige des dispositifs de distribution de chaleur onéreux qui se colmatent facilement. Par ailleurs, de telles matières présentent des problèmes graves de poussière compte tenu des quantités importantes d'air,
ainsi que des pertes élevées d'énergie compte tenu de la quantité impor-
tante d'air les traversant.
D'autre part, un inconvénient des systèmes connus de troduciondevaeurà action directe réside dans la quantité importante de
vapeur requise par comparaison avec le résultat fourni par le système.
Cela est dû au fait que l'eau ne se mélange pas complètement aux gaz de fumée, mais que l'écoulement d'eau et de gaz chauds dans un seul et même tuyau est l'objet d'une séparation partielle de l'une par rapport aux - 2 -
autres. En conséquence, on utilise essentiellement des générateurs de va-
peur d'eau de ce type pour la production d'eau chaude au moyen d'échan-
geurs de chaleur. Les systèmes connus conviennent pour un chauffage di-
rect de matières brutes uniquement dans des procédés qui permettent l'utilisation de quantités d'eau importantes. Un autre inconvénient des systèmes connus réside dans le fait que leur structure ne permet pas des températures élevées. On peut seulement utiliser de tels systèmes connus avec un chauffage au gaz, étant donné que l'eau amenée dans la chambre de combustion dans le cas d'un chauffage au mazout conduit au refroidissement
du volume de combustion, ce qui entraîne à son tour une combustion in-
complète qui est nocive à de nombreux égards.
Le but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif pour la production d'air chaud, au moyen desquels soient éliminés les inconvénients qui apparaissaient en liaison avec les systèmes
précédemment connus de production d'air chaud et de vapeur d'eau.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce qu'on fait passer les gaz chauds depuis le volume de chauffage jusque dans une chambre à tourbillon, ces gaz étant mis en mouvement tourbillonnant, en ce qu'on amène de l'eau dans la
chambre à tourbillon essentiellement à côté d'un arbre central de la cham-
bre, d'une manière telle que l'eau soit mécaniquement mélangée avec les gaz chauds au cours du déplacement de ceux-ci vers la périphérie de la chambre sous l'effet du mouvement tourbillonnant des gaz et telle qu'elle s'évapore grâce à l'énergie thermique contenue dans les gaz, et en ce qu'on évacue le mélange de gaz chauds et d'eau évaporée hors de la chambre à tourbillon essentiellement à côté de l'arbre central de la chambre et
sur le côté opposé de la chambre par rapport au point d'introduction d'eau.
Pour sa part, le dispositif conforme a l'invention est caractérisé en ce que le volume de chauffage est muni d'un tuyau d'évacuation pour les gaz chauds, en ce que ce tuyau d'évacuation est relié à la périphérie de la chambre à tourbillon de manière à impartir aux gaz chauds un mouvement tourbillonnant, et en ce que la chambre à tourbillon est munie de moyens d'introduction d'eau qui débouchent dans cette chambre au voisinage de l'arbre central de celle-ci, et d'une conduite d'évacuation pour le mélange d'eau évaporée et de gaz chauds,
ladite conduite commençant à côté de l'arbre central et sur le côté op-
posé de la chambre par rapport à l'ouverture d'entrée des moyens d'intro-
duction d'eau.
- 3 -
Par comparaison avec les systèmes connus, l'inven-
tion est avantageuse en ce sens qu'on peut transmettre des capacités calorifiques élevées au moyen de faibles quantités d'air. Ces quantites d'air ne sont que de 1/20 par comparaison avec les systèmes connus, étant donné que l'on utilisait précédemment une quantité d'air de 14.000 m3/h dans un génerateur d'air chaud de 500 kW par exemple, tandis qu'au moyen du système conforme à l'invention on transférait la même puissance de 500 kW avec une quantité d'air de 690 m3/h. Un autre avantage réside dans le fait que l'on peut transférer des capacités calorifiques plus élevées avec une puissanoede ventilateur plus faible. Précédemment, une puissance du moteur de ventilateur de 90 kW était nécessaire pour le transfert d'une capacité calorifique de 500 kW dans l'exemple ci-dessus. On a besoin de simplement une puissance de 15 kW lorsqu'on utilise la solution conforme à l'invention. L'économie dans la puissance du ventilateur est donc de 75
kW. Compte tenu de la faible quantité d'air, on peut utiliser des tuyau-
teries de distribution de chaleur qui ont des dimensions considérablement
plus faibles que celles des systèmes précédents. Dans l'exemple, la puis-
sance de 500 kW exigerait une conduite de ventilateur ayant un diamètre de 500 mm. Lorsqu'on utilise la solution conforme à l'invention, le diamètre requis n'est que de 100 mm. Etant donné qu'on utilise un mélange de gaz
chauds et d'eau dans le dispositif conforme à l'invention, la condensa-
tion de l'eau mélangée aux gaz effectue un transfert d'énergie presque complet dans la matière à chauffer, laquelle matière était du sable dans l'exemple. La solution conforme à l'invention ne présente pas, non plus, de problèmes de poussière étant donné que les gaz chauds sont humides et qu'en outre de tels problèmes de poussière sont par ailleurs éliminés par la faible quantité d'air. Dans la solution conforme à l'invention, on
peut utiliser des pressions plus élevées que dans les systèmes précédem-
ment connus. Dans l'exemple ci-dessus, grâce à l'invention, on pourrait
introduire de l'énergie dans un matériau pierreux ayant une faible gra-
nulométrie sans aucun moyen onéreux et génant de distribution d'air et on pourrait accroître la pression de cinq fois par comparaison avec un
système précédent. Les pressions étaient de 0,1 et 0,5 bar. Dans l'exem-
ple ci-dessus, on a introduit de l'eau dans une chambre à tourbillon du dispositif conforme à l'invention avec une puissance de 500 kW pour un
débit d'environ 5 1/mn. De manière correspondante, la quantité d'eau re-
quise pour un générateur de vapeur d'eau précédemment connu aurait été d'environ 13 1/mn pour une puissance égale. La différence obtenue est due - 4 -
au fait que les températures du mélange étaient supérieures dans le dispo-
sitif conforme à l'invention et que l'on pouvait réaliser efficacement dans la chambre à tourbillon du générateur de vapeur d'eau un mélange
complet et une surchauffe de l'eau dans les gaz de fumée chauds. Le géné-
rateur d'air chaud conforme à l'invention n'est pas une chaudière à vapeur d'eau ou un générateur de vapeur d'eau, étant donné que l'eau ne s'évapore pas dans une chemise d'eau, un système de tuyauterie d'eau ou une chambre de combustion, mais dans une chambre à tourbillon, sous l'effet combiné de l'énergie centrifuge et l'énergie thermique. Cette propriété particulière permet de faire fonctionner le générateur à l'aide de n'importe quelle source d'énergie si l'on n'introduit que des gaz chauds dans la chambre à tourbillon. Cela permet également l'utilisation de solutions à accumulateur ou à chauffage électrique direct pour le
chauffage de l'air. Le système à chambre à tourbillon de la solution con-
forme à l'invention permet ainsi également l'utilisation de solutions à chambre de combustion complètement sèche. Comme exemple de chambres à combustion sèches, on pourrait citer des fours en maçonnerie et des fours
à enfournement quI sont chauffés au mazout, au gaz, à la tourbe, etc...
Un chauffage électrique est également possible, comme indiqué plus haut.
Le chauffage par accumulateur signifie que de l'énergie thermique est em-
magasinée dans par exemple un matériau pierreux à partir duquel elle est
transférée à la chambre à tourbillon avec de l'air en tant que véhicule.
Dans le système conforme à l'invention, une commande de l'eau effectuée par un réglage de température fournit automatiquement la quantité voulue d'eau de façon que l'on obtienne la température voulue au ventilateur. En conséquence, il est possible de souffler simplement de l'air chaud sans aucun refroidissement de l'eau ou de la chemise d'eau, comme dans le cas
du système connu de production de vapeur d'eau, lorsque l'énergie emma-
gasinée est épuisée. Un autre avantage des chambres de combustion à chauf-
fage à sec consiste en ce qu'il ne se présente pas de risque de congéla-
tion, à condition que la tuyauterie d'eau d'alimentation soit maintenue
hors congélation. Encore un autre avantage du dispositif conforme à l'in-
vention consiste en ce que ce n'est pas une enceinte sous pression, étant
donné que le volume d'eau est ouvert ou qu'il n'est pas prévu un tel vo-
lume d'eau. On peut effectuer de manière extrêmement avantageuse, soit
automatiquement, soit manuellement, l'analyse de la combustion d'un géné-
rateur d'air chaud à chauffage au mazout ou au gaz conforme à l'invention.
On peut exécuter cette analyse en faisant passer à travers de l'eau pure 5 -
des gaz de fumée sous pression, ce qui permet de juger, d'après le noir-
cissement ou le degré de noircissement de l'eau, si la flamme brûle convenablement ou non. Le récipient d'analyse peut, de manière extrêmement
avantageuse, être disposée à l'intérieur du champ dé vision de l'utilisa-
teur du dispositif, de façon à pouvoir analyser la combustion de manière continue ou périodique, par exemple après chaque allumage. En ce qui concerne le processus d'analyse, il faut mentionner ici qu'un léger excès d'air n'est pas défavorable, étant donné que le chauffage est réalisé par les gaz de fumée réels. Ainsi, l'analyse est principalement destinée à déterminer si la combustion s'effectue proprement. Cela peut s'établir d'une manière extrêmement avantageuse à l'aide d'une analyse de l'eau, étant donné qu'on peut voir clairement même une faible quantité de mazout, sous forme d'un film sur la surface de l'eau, et que l'on peut également voir aisément et très rapidement de la suie dans l'eau. Dans un chauffage au gaz, c'est essentiellement une combustion dégageant de la suie et provoquée principalement par une sous-alimentation d'air, que l'on peut
constater à l'aide de l'analyse de l'eau. La solution conforme à l'inven-
tion est également avantageuse en ce qu'on peut équiper le système, de manière extrêmement judicieuse, d'une soupape de sécurité. On peut munir
le dispositif d'une dérivation de soupape de sécurité piquée sur une con-
duite d'évacuation. On règle alors la soupape de sécurité à une limite d'émission de fumées, c'est-à-dire à un point auquel la quantité d'air du ventilateur d'air de combustion du brûleur est réduite au minimum et o cela entraîne une combustion avec sous-alimentation d'air. On peut également régler la soupape de sécurité au-dessous du point d'ouverture de la soupape de sécurité d'un compresseur à piston rotatif, de sorte qu'une ouverture partielle de cette soupape de sécurité du compresseur n'entraîne pas de sous-alimentation de l'air de combustion. En outre, il est prévu, sur le c6té de refoulement, un thermostat devant servir de détecteur de fuites pour la soupape de sécurité, lequel thermostat se déclenche si la température s'élève trop haut dans la tuyauterie de la soupape de sécurité. Par contre, ce thermostat ne se déclenche pas si la
coupure de pression est momentanée, de sorte que l'on évite des interrup-
tions non nécessaires dans le fonctionnement. Cet agencement à soupape de sécurité rend l'utilisation du dispositif extrêmement souple par
comparaison avec les dispositifs connus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non
- 6 -
limitatif-d'un mode de réalisation préféré, et en regard des dessins an-
nexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue latérale d'ensemble d'un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, - la fig. 2 est une vue d'ensemble du dispositif de
la fig. 1 prise suivant une autre direction.
Dans le mode de réalisation des figures, un volume de chauffage est indiqué par le chiffre de référence 1. Dans le présent mode de réalisation, cet espace de chauffage 1 est un four. Une chambre à tourbillon est indiquée par le chiffre de référence 2, cette chambre
communiquant avec le four par l'intermédiaire d'un tuyau d'évacuation 3.
Un volume ouvert d'eau 4 est formé à l'intérieur de la paroi du four de façon à entourer ce dernier. Ce four est en outre muni d'un tube dit tubefoyer sec 5 qui empêche le transfert de chaleur par rayonnement, de la flamme du four vers l'eau. Le volume d'eau 4 est relié à la chambre à tourbillon 2 au moyen d'une liaison par tube 6, et les gaz sont extraits
de la chambre à tourbillon par une conduite d'évacuation 7.
Un élément essentiel de l'invention réside dans le fait que le four ne fait pas s'évaporer l'eau contenue dans le volume d'eau 4, comme cela est le cas dans les générateurs connus de vapeur d'eau. L'eau contenue dans ce volume d'eau 4 est ainsi toujours à une
température inférieure à 100 C, c'est-à-dire au-dessous du point d'évapo-
ration de l'eau. Un échauffement excessif de l'eau contenue dans ce volu-
me d'eau 4 est empêché au moyen dudit tube-foyer 5, qui empêche le trans-
fert de la chaleur de rayonnement de la flamme vers l'eau de refroidis-
sement, comme indiqué ci-dessus. Ce tube-foyer 5 est monté à une distance du volume d'eau 4 teTleque la température maximale permise pour le matériau de fabrication du tube-foyer n'est pas dépassée, ce qui signifie que
l'eau contenue dans le volume d'eau 4 sert de réfrigérant pour ce tube-
foyer 5. Ce tube-foyer est particulièrement avantageux dans le cas du chauffage au mazout étant donné qu'il élève la température du volume de combustion à une température dépassant 1000 C, si bien que la combustion du mazout est complète. Les conditions obtenues à l'aide du tube-foyer 5 correspondent essentiellement à celles d'une chambre de combustion en céramique. Ce tube-foyer 5 est fabriqué en un matériau mince étant donné
que, de ce fait, la température du volume de combustion s'élève à sa va-
leur maximale en quelques secondes après l'allumage de la flamme.
Le volume d'eau 4, qui est disposé à l'intérieur - 7 - de la paroi du four, est relié à la chambre à tourbillon 2 au-dessus de la surface de l'eau, au moyen d'un tuyau de trop-plein 8 présentant un diamètre important. Cet agencement constitue une structure ouverte qui donne l'assurance que le volume d'eau 4 ne devient pas un volume fermé en aucune circonstance, si bien que la pression dans ce volume d'eau
n'excède jamais la pression maximale du ventilateur d'air de combustion.
Un autre élément important de l'invention est l'utilisation d'une chambre à tourbillon 2 pour le mélange des gaz chauds et de l'eau. Dans le mode de réalisation des figures, on fait passer les gaz chauds depuis le four jusque dans cette chambre à tourbillon par l'intermédiairedu conduit d'évacuation 3 qui est relativement étroit. Une extrémité de ce conduit d'évacuation 3 est disposée sur la périphérie de la chambre à tourbillon, de sorte que lesdits gaz sont entraînés dans un mouvement tourbillonnant à l'intérieur de la chambre à tourbillon, comme représenté sur les figures. Les gaz chauds sont ainsi entraînés de force vers la périphérie de la chambre sous l'effet de la force centrifuge. De
l'eau est introduite dans cette chambre à tourbillon 2 par l'intermédiai-
re d'une liaison à tuyauterie et d'une vanne 9 disposée à la partie infé-
rieure du volume d'eau. De l'eau est amenée au centre de la chambre à tourbillon, c.a.d. près d'un arbre central 10 de cette chambre, en
discontinu, par réglage périodique ou continu de la vanne 9.
Lorsque l'eau passe dans la chambre à tourbillon, elle est projetée, ou elle s'écoule sur la périphérie de la chambre, de sorte qu'elle est entrainée en un mouvement tourbillonnant avec les gaz
chauds. Etant plus lourde que ces gaz chauds, l'eau est incapable de quit-
ter la chambre à tourbillon avant qu'elle n'ait été totalement évaporée et combinée aux gaz chauds. Le mélange de vapeur d'eau et de gaz peut être surchauffé dans cette chambre à tourbillon jusqu'à une température
allant jusqu'à 400 C, de sorte que la quantité d'eau est extrêmement fai-
ble par comparaison avec la puissance de chauffage. Cela est d'une im-
portance vitale lorsque la condensation de l'eau crée, au cours du processus de chauffage, des problèmes soit au matériau à chauffer, soit à l'environnement. En principe, on peut régler la température du mélange de manière continue à l'intérieur de la gamme de 80 à 400 C. Pour les températures les plus faibles, le dispositif joue le rôle de générateur
d'eau chaude ou de générateur de vapeur d'eau.
On peut exécuter le réglage de la quantité d'eau en fonction de la température du mélange, au moyen d'une soupape d'eau ou d'un dispositif doseur qui est réglable de manière continue par périodes, - 8 - ou de manière continue. Lorsque le dispositif de dosage est une vanne magnétique ou analogue, la vanne 9 qui introduit de l'eau dans la chambre à tourbillon et la vanne 11 qui introduit de l'eau dans le volume d'eau 4 sont ouvertes simultanément. On règle ces débits d'eau de façon qu'ils se correspondent l'un à l'autre, c'est-à-dire que la quantité d'eau prélevée dans le volume d'eau 4 soit égale à la quantité introduite dans ce même volume. Si la quantité d'eau introduite dans la chambre à tourbillon est inférieure à celle introduite dans le volume d'eau 4, l'eau s'écoule dans la chambre à tourbillon 2 par l'intermédiaire du tuyau de trop-plein 8, si bien que l'état d'équilibre s'obtient automatiquement. Le tuyau de
trop-plein est relié à la chambre à tourbillon au même point que la liai-
son par tuyau 6. Cet agencement est avantageux en ce sens que l'eau conte-
nue dans le volume d'eau 4 peut être remplacée de manière continue et que
la surface de l'eau dans le volume d'eau est toujours au niveau convenable.
Si la surface de l'eau contenue dans le volume d'eau 4 s'abaisse de ma-
nière excessive, une sonde de surface ouvre la vanne 11, de façon que la surface s'élève jusqu'au niveau convenable. Le remplissage du volume d'eau 4 s'effectue toujours sous la surveillance de la sonde 12, si cette sonde ne détecte pas la présence d'eau, sans tenir compte de ce que le brûleur est en fonctionnement ou de ce que l'organe de réglage de température
exige de l'eau.
Si de l'eau condensée s'écoule dans la chambre à tourbillon 2 et le conduit d'évacuation 3, en liaison avec une mise à l'arrêt du dispositif, cette eau se trouve éliminée au démarrage suivant de la même manière que l'eau introduite dans la chambre à tourbillon. En conséquence, le dispositif est muni d'un système automatique de retour
pour l'eau condensée.
Le système de réglage d'eau ci-dessus décrit per-
met également un réglage extrêmement précis de la température du mélange
à évacuer par soufflage; avec un organe de réglage à triple action (pro-
portionnel, intégral,par différenciation) par exemple, on a obtenu une précision de réglage d'environ 1 %, ce qui signifie que la quantité d'eau
peut être contrôlée de manière extrêmement précise.
Le mélange formé dans la chambre à tourbillon est évacué hors de cette chambre par l'intermédiaire du conduit d'évacuation 7. Ce conduit d'évacuation 7 est relié à la chambre à tourbillon 2 à côté de l'arbre central 10 de celle-ci et sur le côté opposé à la liaison par tuyau 6 et au tuyau de trop-plein 8. Cet agencement ressort en particulier
de la figure 2. On peut faire passer le mélange en n'importe quel empla-
- 9 -
cement d'utilisation, au moyen dudit conduit 7. Dans le mode de réalisa-
tion des figures, cet emplacement d'utilisation est un lit de sable 13.
Le procédé et le dispositif conformes à l'invention sont avantageux en ce sens qu'on peut les régler de manière extrêmement efficace avec toutes les quantités d'eau. En outre, l'eau est mélangée aux gaz chauds dans la chambre à tourbillon de manière presque complète. Il en résulte que la quantité d'eau requise est faible par comparaison à la puissance. En ce qui concerne leurs propriétés thermotechniques, le mélange est équivalent à une vapeur d'eau surchauffée se trouvant à une pression extrêmement élevée, même si le disoositif utilisé est un générateur d'air chaud et si la pression de la vapeur est au-dessous de 1 bar, la plupart
du temps au-dessous de 0,5 bar.
Si la contre-pression créée dans le processus est élevée et peu variée, on utilise un compresseur à piston rotatif en tant
que ventilateur d'air de combustion, la quantité d'air d'un tel compres-
seur variant très peu avec la contre-pression. Dans la gamme de pression voisine de 1 bar, on utilise toujours un compresseur à piston rotatif. Si
la contre-pression est inférieure à 0,5 bar, on peut utiliser des ventila-
teurs à haute pression en tant que soufflantes pour air de combustion, la quantité d'air dans ces ventilateurs à haute pression étant fortement
dépendante de la contre-pression. Toutefois, l'utilisation de tels venti-
lateurs exige que la variation dans la contre-pression soit connue de manière précise et que les variations de pression ne surviennent qu'à
l'intérieur d'une gamme étroite.
En principe, le dispositif représenté sur les figu-
res 1 et 2 fonctionne de la manière suivante. On fait passer de l'air de combustion à travers un filtre d'aspiration et un amortisseur acoustique 14, jusque dans un compresseur à piston rotatif 15. Un manocontact 16 permet d'assurer que la pression d'air de combustion est obtenue et que le verrouillage pour le démarrage du brûleur a été retiré, après quoi l'opération de démarrage peut commencer. L'automatisation du brûleur met
sous tension un transformateur d'allumage 17 de façon qu'il soit en ser-
vice au cours du processus d'allumage. On démarre une pompe à mazout 18
et on ouvre une vanne magnétique 19 du mazout après un certain délai.
Lorsque du mazout sous pression élevée ayant une pression d'environ 15 bars est projeté hors d'un orifice de brûleur à mazout 20, le mazout est
orienté et prend feu grâce à une étincelle sous haute tension du trans-
formateur d'allumage. Une photo-résistance 21 détecte la flamme et après passage de la commande du temps de défaut de la détection de flamme, on
- 10 -
commence à détecter cette flamme. La pression du mazout est réglée au
moyen d'un organe de réglage de pression 22.
Une fois l'allumage réalisé comme décrit ci-dessus, la flamme brûle dans le four à l'intérieur du tube-foyer 5. Il est prévu un intervalle d'air d'environ 10 mm entre le tube-foyer 5 et le volume d'eau. Grâce à cet agencement, la température du four est très élevée, comme indiqué cidessus, et en outre l'eau contenue dans le volume d'eau
4 ne reçoit aucune chaleur par rayonnement, si bien que la chaleur trans-
féree par conduction n'est pas capable d'élever la température de l'eau jusqu'à la température d'évaporation, cette température de l'eau étant toujours au-dessous de 100 C en usage normal, comme également indiqué précédemment. On fait circuler l'eau'contenue dans le volume d'eau 4 en ouvrant la vanne 9 qui est disposée dans la liaison à tuyau 6 se trouvant
entre la chambre à tourbillon 2 et le volume d'eau 4, la vanne 11 s'ou-
vrant simultanément. Il résulte de l'agencement décrit ci-dessus que de l'eau de refroidissement est continuellement reçue dans le volume d'eau 4 et que la surface de l'eau est maintenue constante. Si le débit d'eau à travers la vanne 11 dépasse le débit d'eau introduit à travers la vanne 9 dans la chambre à tourbillon, toute eau en excès s'écoule dans la chambre à tourbillon 2 par l'intermédiaire du tuyau de trop-plein 8. Les vannes 9 et 11 sont contrôlées au moyen d'un régulateur de température à biripleaction 23 sous l'effet des résultats de mesure d'un détecteur de température. Il faut comprendre que, si le niveau de la surface de l'eau contenue dans le volume d'eau 4 est au-dessous de la sonde 12, seule la
vanne 11 est ouverte, comme indiqué ci-dessus.
L'amenee d'air de combustion au brûleur s'effectue sur le principe primaire-secondaire, d'une manière telle qu'un clapet à
volet réglable manuellement 24 ajuste la quantité d'air. Lorsque le cla-
pet 24 est étranglé, l'air primaire est augmenté, et lorsqu'il est ouvert,
c'est l'air secondaire qui est augmenté.
On fait passer les gaz chauds résultant de la combustion jusque dans la chambre à tourbillon 2 par l'intermédiaire du tuyau d'évacuation 3. Dans cette chambre à tourbillon, les gaz chauds sont entraînés dans un mouvement tourbillonnant, l'eau introduite dans
cette chambre à tourbillon rejoignant également ce mouvement tourbillon-
nant; cette eau s'écoule depuis le centre de la chambre vers la périphé-
rie de celle-ci et y demeure jusqu'à ce qu'elle soit évaporée sous l'effet combiné de l'énergie centrifuge et de l'énergie thermique. Le
- 11 -
mélange allégé d'eau et de gaz est évacué hors de la chambre à tourbillon
par l'intermédiaire du conduit d'évacuation 7. Le détecteur de température 23 du régulateur de
température, qui est disposé dans le tuyau d'évacuation 7, mesure de ma-
nière continue la température du mélange et ajoute si nécessaire de l'eau,
conformément à la description ci-dessus. Le manocontact 25 coupe le brû-
leur si la valeur réglée de ce manocontact est dépassée pendant une pério-
de fixée de temps. Les données de pression peuvent être envoyées à l'unité de commande au moyen d'un transmetteur de pression 26. Un thermostat de protection 27 prévu pour la chaleur en excès est déclenché pour sa part si
sa valeur de réglage est dépassée. Si la contre-pression du processus dé-
passe la pression fixée de la soupape de sécurité 28, un canal de souffla-
ge d'air s'ouvre à l'atmosphère et un thermostat de surpression 29 se
déclenche en mettant le brûleur hors service après un certain retard ther-
mique. Ce thermostat de surpression 29 est également déclenché si la soupape de sécurité 28 fuit, de sorte que ce thermostat sert également de
ce que l'on appelle un détecteur de fuites.
Dans le mode de réalisation des figures, on fait passer le mélange de gaz de la chambre à tourbillon 2 vers le matériau à chauffer, par exemple un lit de sable 13 dans lequel il pénètre de façon que l'eau contenue dans le mélange se condense dans ce lit de sable, en libérant ainsi de manière efficace son énergie thermique. En même temps, l'humidité empêche le lit de sable de devenir sec et pulvérulent. L'eau produite dans le processus de combustion est également condensée dans ce lit de sable, de sorte que le rendement de la combustion peut s'élever à
pour cent et plus, si l'on calcule sur la base de la capacité calo-
rifique spécifique donnée du mazout. Naturellement, cela exige que les gaz de fumée soient refroidis au-dessous du point de rosée des gaz de fumée. Ce type de refroidissement s'obtient par exemple lorsqu'on fait
fondre un sable congelé.
On peut réaliser automatiquement l'analyse de la combustion au moyen d'un récipient transparent 30. On fait dans ce cas passer automatiquement les gaz chauds à travers l'eau contenue dans ce récipient, à des intervalles déterminés et au moyen d'une vanne 31, si bien que l'on peut immédiatement observer une combustion incomplète sous forme d'une variation de couleur dans l'eau pure. Le nombre des récipients
peut bien entendu être choisi à volonté.
On peut mesurer et régler à l'aide de moyens con-
- 12 -
venables 32, 33 la quantité d'eau introduite dans le volume d'eau 4, ainsi que la pression. On observe la température du volume d'eau 4 à l'aide d'un limiteur 34. Ce limiteur 34 est réglé à 93 C et, une fois
que cette température a été dépassée, ce limiteur arrête le brûleur.
Il est clair que des variations peuvent être ap- portées au mode de réalisation ci-dessus décrit sans sortir du cadre des
revendications. Ainsi, il est évident que le volume de chauffage 1 n'a
pas besoin d'être une chambre de combustion, mais que l'on peut utiliser aussi bien toute autre structure, par exemple un dispositif à commande électrique. Le volume de chauffage peut également tre remplacé par un autre processus dont on fait passer les gaz chauds d'évacuation dans la
chambre à tourbillon. L'alimentation en eau de cette chambre à tourbil-
lon peut dans ce cas être réalisée à l'aide d'un réservoir convenable ou analogue.
- 13 -
Claims (5)
1. Procédé pour la production d'air chaud, procéde selon lequel on produit des gaz chauds dans un volume de chauffage, et on ajoute de l'eau auxdits gaz de façon qu'elle s'évapore et soit mélangée aux gaz, caractérisé en ce qu'on fait passer les gaz chauds depuis le volume de chauffage (1) jusque dans une chambre à tourbillon (2), ces gaz étant mis en mouvement tourbillonnant, en ce qu'on amène de l'eau dans la chambre à tourbillon (2) essentiellement à côté d'un arbre central (10) de la chambre, d'une manière telle que l'eau soit mécaniquement mélangée avec les gaz chauds au cours du déplacement de ceux-ci vers la périphérie de la chambre sous l'effet du mouvement tourbillonnant des gaz et telle qu'elle s'évapore grâce à l'énergie thermique contenue dans les gaz, et en ce qu'on évacue le mélange de gaz chauds et d'eau évaporée hors de la chambre à tourbillon (2) essentiellement à côté de l'arbre central (10) de la chambre et sur le côté opposé de la chambre par rapport au point
d'introduction d'eau.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le volume de chauffage est un four dont les gaz de fumée sont utilisés comme
gaz chauds, caractérisé en ce que l'eau qui a été utilisée pour le re-
froidissement du four est introduite dans la chambre à tourbillon (2).
3. Dispositif pour la production d'air chaud, du type comprenant un volume de chauffage (1) pour la production de gaz chauds et des moyens pour ajouter de l'eau à ces gaz chauds, caractérisé en ce que le volume de chauffage (1) est muni d'un tuyau d'évacuation (3) pour les gaz chauds, en ce que ce tuyau d'évacuation (3) est relié à la périphérie de la chambre à tourbillon (2) de manière à impartir aux gaz chauds un mouvement tourbillonnant, et en ce que la chambre à tourbillon (2) est munie de moyens d'introduction d'eau (6, 8) qui débouchent dans cette
chambre au voisinage de l'arbre central (10) de celle-ci, et d'une con-
duite d'évacuation (7) pour le mélange d'eau évaporée et de gaz chauds, ladite conduite commençant à côté de l'arbre central (10) et sur le côté
opposé de la chambre par rapport à l'ouverture d'entrée des moyens d'intro-
duction d'eau.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le volume de chauffage (1) est un four dont les gaz de fumée sont utilisés
comme gaz chauds, caractérisé en ce que l'eau prévue pour le refroidisse-
ment du four est disposée dans un volume ouvert d'eau (4) prévu dans un espace situé entre la paroi du four et un tube-foyer (5) protégeant l'eau
- 14 -
contre la chaleur de rayonnement, et en ce que ledit volume d'eau (4)
est relié à sa partie inférieure à la chambre à tourbillon (2) au voi-
sinage de l'arbre central (10) de celle-ci, au moyen d'une liaison à
tuyau servant de moyens d'alimentation d'eau.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que le volume d'eau (4) est relié à sa partie supérieure à la chambre à tourbillon (2) au voisinage de l'arbre central (10) de celle-ci, au moyen d'un tuyau de trop-plein servant de moyens d'alimentation d'eau (8).
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |