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Foyer pour chaudières plus spécialement pour chaudières de chauffage central Cette invention est relative à un foyer pour chau- dières et plus spécialement pour chaudières du genre employé dans les installations de chauffage central.
Parmi les nombreux types de chaudières de ce genre préconisés jusqu'ici, la tendance s'avère de plus en plus vers les chaudières à petits criblés industriels.
Leur utilisation exige de grandes surfaces de grilles établies pour l'allure maximum du générateur. Il en résulte que la masse de combustible en ignition est forcément cons. dérable et malgré le réglage, automatique ou non, des organes d'alimentation d'air, il se perd, aux allures réduites, des quantités importantes d'oxyde de carbone imbrulé. D'au tre part, la finesse des grains exige des écartements très
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faibles pour les barreaux des grilles, ce qui entraîne des interventions répétées du ringard ou des grilles mobiles.
La présente invention a pour but de remédier a ces inconvénients c'est-à-dire de garantir à tout moment une combustion intégrale du charbon, de limiter sa consommation exactement au rendement calorifique demandé à la chaudière et de supprimer toute possibilité d'encrassement des grilles, tout en assurant, le cas échéant, l'évacuation automatique des cendres et l'arrivée de charbon frais.
En vue de la réalisation de ces buts, le foyer, objet de l'invention, est caractérisé essentiellement par ce fait que, dans une enveloppe affectant la forme générale d'un hexagone irrégulier et de laquelle partent les conduits de circulation des gaz de la combustion, est disposée une grille centrale à circulation d'eau présentant la forme générale d'un pentagone irrégulier, dont les barreaux inclinés sont superposés dans deux plans verticaux parallèles et forment plusieurs étages indépendants d'admission d'air primaire pouvant être mis en service successivement selon l'allure de la chaudière, de manière à proportionner à celle-ci la hauteur de la couche du combustible en ignition, qui s'écoule vers le bas entre l'enveloppe du foyer et les barreaux superposés de la grille.
Dans la réalisation pratique de l'invention, les côtés opposés de l'enveloppe hexagonale du foyer, d'où partent les conduits de circulation des gaz de combustion sont, de préférence, divergents de haut en bas afin de faciliter la descente du combustible venant d'une trémie disposée audessus du foyer et sont pourvus de fortes nervures inclinées destinées à retenir le combustible tandis que la grille proprement dite de forme pentagonale, est formée d'éléments
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-creux à circulation d'eau convenablement assemblés reposant sur une poutre creuse d'alimentation d'air et formant dans leur partie centrale des chambres superposées d'alimentation d'air, dans lesquelles l'air de combustion préchauffé est admis par des dispositifs de réglage appropriés placés, ou non, sous la dépendance du régulateur de la chaudière.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après, en détail, un exemple de réalisation en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels :
La figure 1 donne une coupe transversale verticale d'une chaudière munie d'un foyer établi suivant l'invention, cette coupe étant prise (moitié de gauche) suivant le joint de deux éléments successifs et (moitié de droite) suivant l'axe de ces éléments c'est-à-dire suivant la ligne A-B-C-D de la figure 2.
La figure 2 donne une coupe horizontale partielle suivant la ligne E-F de la figure 1.
La figure 3 donne une coupe verticale longitudinale de la chaudière moitié suivant l'axe G-H dans la figure 1 et moitié suivant la ligne I-J dans la figure I.
La figure 4 donne une demi-coupe horizontale prise suivant la ligne K-L dans les figures 1 et 3.
Les figures 5 et 6 montrent en élévation les fa- çades avant et arrière de la chaudière.
La chaudière représentée à titre d'exemple, qui pourrait d'ailleurs être d'un type quelconque connu, est supposée formée d'éléments séparés 1 formant des chambres de circulation d'eau 2 et des carneaux 3 pour la circulation des gaz de combustion. Les parois 4 de ces éléments forment une trémie de chargement 5 surmontée ou non, d'un appareil de chargement à tambour mobile 6. Dans l'exemple choisi,
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-ces éléments reposent par leur paroi inférieure 7 sur une cuvette 8 formant cendrier. Cette cuvette peut être constituée par des éléments 9 nervures et peut contenir un arbre 10 portant un faux moyeu 11 sur lequel sont fixés des éléments 12 légers, interchangeables formant vis d'archimède.
Cette vis qui peut être mise en rotation par moteur, par servo-moteur, ou à la main est destinée à produire l'évacuation des cendres vers une botte 13 terminée par une trémie 14 plongeant dans un cendrier 15 rempli d'eau de façon à former occlusion hydraulique. Tout autre système connu de cendrier peut, toutefois, être également employé à condition de constituer une fermeture étanche.
Conformément à l'invention, les parois 4 des éléments 1 formant la trémie 5 se prolongent dans la partie inférieure de la chaudière de façon à former une enveloppe de foyer 16 affectant, d'une façon générale, la forme d'un hexagone irrégulier comportant deux côtés 17 convergents vers un sommet commun 18 situé sur l'axe médian de la chaudière, deux côtés opposés 19 divergents de haut en bas et deux côtés inférieurs 20 convergents dirigés vers l'axe du cendrier.
Dans la partie des éléments correspondant aux carneaux 3 de circulation des gaz de combustion ces éléments sont pourvus de fortes nervures 21 disposées tangentiellement à la ligne enveloppe du foyer, sous des angles supérieurs à 45 dans un but qui sera indiqué plus loin.
Dans la partie centrale de cette enveloppe de foyer est montée une grille 22 formée d'éléments 23 comportant des chambres de circulation d'eau 24. Ces éléments en forme d'étriers donnent à l'ensemble de la grille la forme d'un pentagone irrégulier, comportant deux faces obliques convergentes 25 s'avançant dans l'ouverture 26 de la trémie de
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chargement 5 deux faces verticales 27 pourvues de barreaux saillants 28 inclinés à 45 ou plus et une face inférieure 29. Ces éléments sont raccordés les uns aux autres par des douilles bi-coniques 30 et reposent par deux nervures 31 sur une poutre creuse 32 pourvue dans sa face inférieure d'un certain nombre d'ouvertures 33, Cette poutre, ouverte à ses extrémités, repose librement sur des consoles 34 formées par les éléments de tête de la chaudière.
Elle est un peu plus courte que la chaudière de manière à ménager à l'arrière un joint 35 permettant la libre dilatation indépendante de la chaudière. Les éléments 23 de la grille sont assemblés par un tirant supérieur 36 logé dans un espace prismatique triangulaire 37 au-dessus de la chambre de circulation d'eau 24, en dehors de l'action du feu, et par un tirant inférieur 38 logé dans la poutre creuse 32 ; celui-ci s'appuie, à l'avant de la chaudière, sur une forte nervure 39 faisant partie d'un plateau d'ancrage 40 ouvert à l'avant, à fortes nervures trapézoïdales cloisonnées 41 et qui est fixé sur la façade de la chaudière au moyen de deux goujons 42 filetés et scellés dans les éléments de tête. Un plateau d'ancrage analogue 43 reporte à l'arrière l'action du tirant 38 sur les éléments constitutifs de la grille.
Il est plein et affecte la même forme terminale que la grille, laissant subsister un jeu de quelques millimètres entre celle-ci et le vide ménagé dans les éléments de tête de la chaudière. Il en résulte que la grille tout en étant solidaire de la chaudière sur sa façade antérieure par les ailes 41 du plateau d'ancrage 40, est absolument indépendante de la chaudière sur sa façade postérieure et peut librement jouer dans le vide ménagé dans cette façade. L'étanchéité du joint est assurée par un cordon d'amiante 44.
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Certa.ines nervures 45 prolongeant horizontalement les barreaux 28 constituent sur la face interne des branches verticales des éléments de grille des épaulements continus ,servant d'appui à une ou plusieurs cloisons-46 formées de taques légères en fonte qui divisent l'espace intérieur de la grille en deux ou plusieurs chambres 47 et 48 constituant des étages indépendants d'amenée d'air. Ces étages sont fermés à l'arrière de la chaudière par le plateau d'ancrage arrière 43 et une taque en fonte 43'. A l'avant ils sont fermés par un jeu de diaphragmes télescopiques 49-50-51.
Le diaphragme inférieur 49, réglant l'entrée de l'air dans la poutre tubulaire 32 est logé dans la partie creuse de la pla- que d'ancrage 40 dont il n'occupe pas toute la hauteur, de façon à maintenir, dans sa position limite de fermeture, un mince passage 52 à. l'air pour le refroidissement du tirant inférieur 38.
Les diaphragmes supérieurs 50 et 51 peuvent se dé- placer dans des coulisses 53 rapportées sur une taque en fon- te 54, disposée au-dessus du plateau d'ancrage avant 40 (fi- gure 5) et fermant l'ouverture correspondant à la partie supérieure de la grille. La position de ces diaphragmes peut être commandée soit à la main, soit de préférence sous l'ac- tion du régulateur de température de la chaudière (non repré- senté).
Le départ de l'eau chaude s'opère comme d'ordinaire, par un collecteur 55 et la rentrée par un collecteur 56 raccordée aux éléments 1 de la chaudière. Ces éléments sont reliés, sur la. face antérieure de la chaudière par des tubu- lures 57 aux chambres de circulation inférieures 24 des éléments 23 composant la grille. Le retour des eaux de circula- tion se fait sur la façade postérieure par une tubulure 58 raccordée aux éléments proprement dits 1 -- de la chaudière.
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La chaudière est pourvue d'une porte de chargement 9 et de regards mobiles 60 permettant de contrôler l'allure du feu. Un rega.rd à couvercle 61 placé sur la face supérieure de la trémie 14 du cendrier permet de surveiller l'évacuation des cendres et de faciliter l'allumage.
Elle est munie, en outre, de tous les accessoires habituels, tels que régulateur de température, hydromètre, etc..... et le cas échéant, d'amenées d'air secondaire disposées de manière à assurer, de la façon connue, la combustion complète des gaz.
Le foyer décrit fonctionne de la manière suivante:
Les matières nécessaires à l'allumage sont introduites par la porte de chargement 59 et la mise à feu est effectuée par exemple par l'ouverture du regard 61 placé sur la trémie 14 du cendrier. L'allumage étant effectué, le combustible est introduit soit par la porte de chargement, soit par le tambour mobile 6, de façon à remplir la trémie de chargement 6. Le regard 61 ayant été refermé, après mise en marche, la combustion s'opère par l'air primaire pénétrant par l'ouverture antérieure de la poutre creuse 32.
Cet air passant dans la poutre s'échappe par les ouvertures 33 dont elle est munie et se répand dans le combustible en ignition remplissant la partie inférieure du foyer. Au fur et à mesure que la combustion s'opère, le combustible descend par gravité dans le foyer en se divisant en deux couches symétriques de faible épaisseur comprises entre les côtés 19 du foyer et les grilles 28 inclinées des éléments 23 de la grille; ces couches vont en s'élargissant vers le bas où elles se réunissent dans le cendrier ; enveloppent com- plètement la grille 22, out en maintenant sous celle-ci un espace libre 62 pour la circulation de l'air.
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Si, pendant la marche de la chaudière, l'allure . de celle-ci doit être renforcée, l'ouverture successive des diaphragmes 49, 50 et 51 s'opère par exemple sous l'action du régulateur de la chaudière. Le premier diaphragme 49 étant complètement ouvert, celui-ci soulève le diaphragme suivant 50, permettant ainsi une entrée d'air dans la chambre 47 immédiatement au-dessus de la poutre 32. Cet air se répartit dans le combustible contenu dans l'espace compris entre l'enveloppe du foyer et les éléments à circulation d'eau de la grille par son passage entre les barreaux inclinés 28 et augmente par conséquent la hauteur de la couche de combustible en ignition. Par la suite, si l'allure de la chaudière doit encore être augmentée, le troisième diaphragme 51 est soulevé à son tour et donne lieu à une admission d'air supplémentaire par la chambre 48.
Il est, par conséquent, visible que le fonctionnement de la chaudière peut être varié presque instantanément et automatiquement d'une allure réduite en veilleuse au plus grand rendement, tout en assurant, à tout moment, une utilisation maximum du combustible. Lors de la descente de celui-ci, par gravité, dans l'enveloppe du foyer, il se trouve empêché de s'ébouler dans les carneaux de chauffage 3 par les nervures 21 formant barreaux à l'entrée de ces carneaux. Cette disposition combinée avec la forme évasée de haut en bas du foyer garantit une descente régulière du combustible et l'évacuation rationnelle des cendres sur toute la longueur de la chaudière par la vis d'Archimède 12, sans intervention du ringard, si la chaudière est pourvue d'un tel dispositif d'évacuation a.utomatique des cendres.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux détails de réalisation de la construction décrite ci-dessus à titre d'exemple. C'est ainsi notamment que l'admission
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d'air aux différents étages de la grille ne doit pas néces- 'sairement être opérée au moyen de diaphragmes télescopiques.
Elle peut se faire également par un tiroir commandé par le régulateur de température de la chaudière, disposition qui convient tout particulièrement lorsque le tirage, au lieu de se faire par dépression, se fait par air sous pression comme peuvent l'exiger certaines applications industrielles.
Dans le même ordre d'idées les formes décrites pour l'enveloppe du foyer et la grille pourraient être réalisées par des faisceaux tubulaires à nervures tangentielles ou par des tuyaux elliptiques aplatis assemblés dans des plaques tubulaires ou directement dans les éléments de tête de la chaudière.