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Perfectionnements aux appareils de chauffage à feu continu, brûlant du combustible liquide.
La présente invention concerne des dispositifs utilisés pour effectuer la carburation ou gazéification dans les appareils de chauffage à feu continu, brûlant un combustible liquide tel que de l'huile, par exemple, et dans lesquels la gazéification s'effectue dans un carbura- teur indépendant du brûleur. L'invention a pour caractéris- tique de permettre à un appareil de ce genre de brûler avec une gazéification continue et complète.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation du dispositif, associé à un poêle-de cuisine du type bien connu à accumulateur de cha-
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leur et chauffage à l'huile.
Sur ces dessins:
Fig. 1 représente un poêle de ce genre et ses or- ganes principaux, partie en coupe transversale.
Figs. 2, 3 montrent plus en détail deux modes d'exécution différents du dispositif de Fig. 1.
Fig. 4 représente une variante du dispositif sui- vant fig. 1, et
Fig. 5 montre plus en détail un mode de réalisation de cette variante.
Le tuyau d'amenée d'huile ou autre combustible li- quide convenable est indiqué en 1 (Fig. 1). L'huile est ame- née d'un réservoir (non représenté), qu'on peut combiner avec un régulateur actionné par la chaleur du poêle.
Le tuyau 1 d'amenée d'huile dirige celle-ci vers un carburateur 2, dans lequel s'effectue sa gazéification. Dans ce but, on place le carburateur en contact thermique effectif avec la masse 3 servant à accumuler la chaleur, qui peut avantageusement consister en un bloc de fer coulé. De cette manière, le carburateur est porté à une température telle que le combustible qu'on y amène s'y gazéifie presque instan- tanément. L'huile à l'état gazeux se mélange, dans un dif- fuseur 4, à de l'air frais, chauffé préalablement, qu'un tuyau 5 amène de l'appartement. Les gaz ainsi mélangés pas- sent alors par le conduit 6 dans le brûleur 7, où ils brû- lent. Tout en dégageant constamment de la chaleur, les gaz de combustion s'échappent à travers la colonne de combustion 8, pour gagner la cheminée 10 par le carneau 9.
Les parties du poêle destinées à servir au chauffage sont disposées en contact thermique avec le bloc accumulateur
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de chaleur 3. On donne, par exemple, à la surface supérieure 11 du bloc accumulateur la forme d'une taque chauffante si- tuée sous un couvercle protecteur et isolant 12.
L'huile pénètre dans le carburateur par son propre poids et tombe d'une tuyère, de préférence goutte à goutte, sur une paroi chaude disposée dans le carburateur et consti- tuée par le fond du carburateur,dans le cas envisagé. De cette manière, l'huile se gazéifie avec une rapidité extrême.
Ce dispositif présente de nombreux avantages. Dans les dis- positifs connus de ce genre, on refroidit un élément en forme de tuyau à l'extrémité par laquelle l'huile y pénètre, et on le chauffe à l'autre extrémité, dans laquelle le gaz se forme.
L'huile se gazéifie donc graduellement durant sa circulation à travers ce tuyau, les hydrocarbures légers se gazéifiant d'abord et les hydrocarbures lourds se gazéifiant plus lente- ment. A un certain endroit du tuyau il ne reste donc que des hydrocarbures lourds,à mouvement lent, partiellement réduite à l'état de coke. Dans ces conditions le tuyau tend à se bou- cher, ce qui entraîne de grands inconvénients.
Du fait que l'huile arrive au carburateur en gouttes tombant librement d'une tuyère qu'on maintient, de préférence, à une température relativement basse, la gazéification ne peut s'effectuer avant le moment où une goutte vient en con- tact avec la paroi du carburateur. La température de ce der- nier est maintenue si élevée que même les particules ayant la oonsistance de la poix se gazéifient. De minces couches de coke restent seules, comme résidu, au fond du carburateur.
On indiquera en détail, ci-dessous, comment on enlève ces couches.
En outre, grâce à cette gazéification rapide, l'huile à l'état gazeux atteint une si haute température, tout en res-
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tant à basse pression, que sa viscosité se réduit sensible- ment. En effet,cette température dépasse le point d'éclair et, si le gaz contient suffisamment d'oxygène, elle peut pro- voquer son ignition instantanée dans le carburateur.
D'autre part, l'écoulement aisé du gaz facilite son mélange Intime avec d'autres gaz d'.apport, pour former un mélange homogène. On connaît depuis longtemps les difficul- tés qu'il faut surmonter pour obtenir un gaz homogène. A une température plus basse les huiles gazéifiées ne coulant pas- uniformément et se mélangeant mal à l'air, le mélange qu'on brûle contient généralement des nuages d'huiles vaporisée, exempts d'oxygène. Ceux-ci brûlent imparfaitement et donnent lieu à des accumulations de suie.
Suivant la présente invention, on surmonte ces dif- ficultés en introduisant un gaz ou mélange de gaz ininflamma- ble dans le carburateur où, sans accroissement appréciable de pression, on le mélange à de l'huile gazéifiée, chauffée au delà du point éclair. Il est important que ce gaz ou mé- lange de gaz n'entraîne dans le carburateur que des quantités d'oxygène si faibles que le gaz ne puisse s'y enflammer. On peut donc introduire dans le carburateur de l'air frais en quantités suffisamment faibles. S'il devenait nécessaire d'u- tiliser de plus grands volumes de gaz, ces derniers doivent consister d'un mélange spécial, à pourcentage d'oxygène très faible,ou d'un mélange gazeux exempt d'oxygène. La pauvre- té en oxygène du mélange empêche donc l'ignition.
D'autre part, cette dilution a pour effet d'élever le point d'éclair du mélange gazeux, de sorte qu'on peut mélanger celui-ci à de l'air frais, riche en oxygène, dans une chambre séparée du carburateur mais communiquant avec celui-ci, sans risque d'inflammation prématurée.
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Cette chambre peut être constituée par le brûleur, ou par un mélangeur spécial indépendant du brûleur et du carburateur.
Dans le dispositif suivant la fig. 1, on prélève du carneau 9 le gaz de dilution, pauvre en oxygène Grâce à la combustion bien équilibrée que donnent les poêles à feu continu et au mélange homogène de gaz que le procédé précité permet d'obtenir, on peut aisément régler l'apport d'oxygène de manière à maintenir la combustion sans excédent sensible de ce gaz, et à assurer ainsi une combustion régulière. A cet effet, on prélève des gaz de combustion du carneau 9, à l'aide du tuyau 13 qui les amène dans le carburateur 2. Dans certains appareils de chauffage il se peut que, malgré des conditions thermiques excellentes, les gaz de combustion soient si chauds qu'il leur est impossible de se rendre au carburateur par gravité, en raison dé leur faible poids spé- cifique aux petites différences de pression existantes.
Dans ces cas, il est nécessaire de refroidir le gaz de dilution dans un dispositif de refroidissement spécial 14, duquel un conduit 15 amène ce gaz dans le carburateur.
La Fig. 2 montre plus clairement la disposition des organes précités, et fait apparaitre certains avantages sup- plémentaires résultant de leur utilisation.
Fig. 2 représente la partie inférieure du tuyau d'amenée d'huile 1, dont l'extrémité présente la forme d'une tuyère 17. L'huile combustible tombe à travers la tuyère 17 sur l'endroit 18 du fond du carburateur 2. La température du carburateur 2 est élevée, du fait que cet organe se trouve, en 19, en contact thermique avec la partie la plus basse de la masse accumulatrice de chaleur 3, traversée par la colonne de combustion 8.
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L'huile à l'état gazeux passe comme suit du carbu- rateur 2 dans le brûleur 7.
A mesure que les gaz enflammés montent dans la co- lonne de combustion 8, il se crée dans le tuyau 6 une dépres- sion qui appelle de l'air frais dans le tuyau 5 et le dif- fuseur 4. Toutefois, ce dernier est réalisé en forme d'in- jecteur, susceptible à la fois d'aspirer l'huile gazéifiée, par l'orifice d'injection 20, et de la mélanger avec l'air frais. De l'huile gazéifiée non diluée forme avec l'air, dans ce cas, un mélange non homogène, à bas point d'éclair, mais du fait qu'au moment où l'huile s'est gazéifiée elle s'est déjà mélangée à du gaz de dilution, elle est diluée au mo- ment de pénétrer dans l'orifice d'injection 20 et constitue, avec l'air frais, un mélange excellent, à point d'éclair plus élevé.
Comme on l'a expliqué, le gaz de dilution prélevé dans le carneau 9 à l'aide du conduit 13, passe ensuite à travers le refroidisseur 14. Suivant la fig. 2, on refroidit cet élément par de l'eau entrant à travers le tuyau 21, cir- culant dans la chemise de refroidissement 22, et s'échappant par le tuyau 23. Le tuyau 15 amenant le gaz de dilution re- froidi vers le carburateur 2 est raccordé à la saillie 24 contenant la tuyère 17, laquelle est, de préférence,isolée athermiquement du carburateur.
Les gouttes d'huile tombent librement de la tuyère 17 sur le point du carburateur indiqué en 18, une gazéifica- tion très rapide et sensiblement totale se produisant sur la surface de ce dernier. En s'échappant de la chambre 24 dans le carburateur 2, le gaz de dilution empêche l'huile ..gazéifiée de pénétrer dans cette chambre, sur les parois de
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laquelle elle se condenserait autrement en gouttelettes d'huile. Comme c'est indiqué sur la fig. 2, des quantités excessivement faibles de coke 'se forment au point 18. En raison de la température élevée du carburateur, ce coke devient rouge ou presque rouge.
Selon que le gaz de dilution contient plus ou moins d'oxygène, ce dernier s'enflamme d'abord pour brûler le coke, et ce n'est qu'alors qu'il peut se produire une inflammation prématurée et incomplète de l'huile gazéifiée. En ajoutant une quantité convenable d'oxy- gène ou d'air frais au gaz de dilution, lequel ne contient pas de;oxygène en l'absence de cette addition, on peut l'en enrichir juste assez pour empêcher que du coke ne se forme continuellement; et pour éviter toute inflammation prématurée.
L'air frais en question se mélange au gaz de dilution dans le refroidisseur 14, auquel l'amène le tuyau 26.
Le mélange d'huile gazéifiée et de gaz de dilution est aspiré du carburateur dans l'injecteur 4, ou il se mélange à l'air frais, éventuellement chauffé, devant servir de com- burant, amené par le tuyau 5. Le gaz ainsi mélangé passe alors au brûleur 7 par le tuyau 6. Afin d'éviter que l'huile ne se condense dans ce tuyau 6, on place ce dernier, par l'intermédiaire de surfaces bonnes conductrices de la chaleur, en contact direct avec l'injecteur 4 et le brûleur 7. On peut améliorer la qualité du mélange en donnant au tuyau 6 une forme telle que le gaz doive, pour le traverser, suivre un trajet en labyrinthe.
La transmission de la chaleur du brûleur 7 au tuyau 6 présente des avantages, car elle permet de maintenir la température externe du brûleur en-dessous du point d'éclair du mélange de gaz, et d'éviter ainsi un allumage spontané de ce dernier sous la grille 27 du brûleur. Pour ce même motif,
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on sépare le brûleur de la colonne de combustion 3, à l'aide d'une bague 28 en amiante ou autre matière calorifuge.
La fig. 3 représente une variante du dispositif suiyant Fig. 2, dont elle se distingue comme suit.
Dans¯le dispositif suivant la figure 2, on utilise la dépression que crée dans la colonne de combustion 8 le faible poids spécifique de la colonne de gaz, pour aspirer de l'air frais du tuyau 5, de manière que cet air-se mélange avec le mélange de gaz sortant du carburateur. L'huile gazéi- fiée est envoyée dans le mélangeur grâce à un effet d'injec- tion ayant pour résultat de produire une légère dépression dans le carburateur également. Cette dépression aour effet d'aspirer le mélange gazeux de dilution du carneau 9, à travers le tuyau 13, le refroidisseur 14 et le tuyau 15, vers le carburateur 2. Dans le dispositif suivant la fig. 3 c'est le contraire qui se produit, le mélange gazeux de dilution étant chassé dans le carburateur par une surpression.
On obtient cette surpression en montant un dispositif d'étran- glement 19 dans le carneau 9, ce qui a pour effet, en aug- mentant la pression, de refouler le gaz de combustion dans le tuyau 13, à travers le refroidisseur 14, le tuyau 15, et dans le carburateur. Dans ce cas, il est avantageux de refroidir à l'air le refroidisseur 14.
Dans ce cas également, le carburateur 2 fonctionne à une surpression d'une fraction de millimètré, laquelle suf- fit cependant pour fournir une quantité convenable de gaz au mélangeur 4. L'air frais est constamment évacué par aspi- ration, en raison de la dépression régnant dans le tuyau 6.
Dans cette forme de réalisation il n'est par consé- quent pas essentiel que le mélangeur 4 ait la forme d'un in- jecteur, quoiqu'il soit toutefois désirable de lui donner
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cette forme, dans certains cas. Suivant la fig. 3, le mélan- geur 4 est en forme de chambre à labyrinthe. Dans ce disposi- tif, on ne peut introduire d'air frais dans le refroidisseur 14,par suite de la surpression qui y règne. Si c'est néces- saire,on peut aisément obtenir un excédent d'oxygène dans le gaz de dilution, en utilisant de l'air supplémentaire pour le chauffage du poêle, mais malheureusement ce procédé a une influence défavorable sur la consommation de combustible.
Figs. 4, 5 représentent un autre dispositif suivant l'invention, la fig. 5 montrant plus enldétail la disposi- tion du brûleur et du carburateur, que la fig. 4 n'indique que schématiquement. Sur cette dernière figure, représentant une cuisinière destinée à brûler à feu continu du combusti- ble liquide, après gazéification de celui-ci dans un carbu- rateur, 1 désigne le tuyau d'amenée du combustible liquide, l'huile par exemple. Le tuyau 1 est raccordé en 16 à un tuyau 25 d'amenée de gaz de dilution. Le tuyau 25 communique, par l'intermédiaire d'une chambre 24, avec le carburateur 30, lequel est intimement lié au brûleur et peut, par exemple, être venu de fonte avec la partie inférieure 31 de celui-ci.
Le brûleur, qui peut être de toute construction voulue, ne fait pas partie de la présente invention. L'air de combus- tion est amené par le tuyau 34. Du brûleur 31, 32, les gaz de combustion s'échappent par le tuyau 35 vers une enveloppe 36. dont la paroi supérieure constitue le bloc 37 accumula- teur de chaleur, associé à la taque chauffante 11. Comme d'habitude, la taque chauffante est recouverte d'un couver- cle 12, isolant et amovible. Conformément à la disposition représentée sur la fig. 1, les gaz de fumée gagnent la che- minée 10 par le carneau 9, après avoir cédé pratiquement toute leur chaleur effective.
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Fig: 5 montre le carburateur 30 et le tuyau 25 en coupe. Le carburateur 30 est en forme de cuvette. L'huile y est amenée par un tuyau 40, débouchant dans le tuyau 1. Le tuyau 40 est légèrement incliné dans le sens opposé à celui de l'écoulement de l'huile, et se remplit donc constamment d'huile. A mesure que de l'huile fraîche pénètre dans le tuyau 40, de l'huile s'écoule également à travers l'orifice 41, raccordé à un embranchement 42. Une aiguille 43, fixée dans le centre de l'embranchement 42, sert de compte-gouttes laissant tomber l'huile au fond du carburateur 30. En raison de la tem- pérature élevée du carburateur, l'huile se gazéifie presque instantanément et le remplit rapidement.
Afin d'empêcher que l'huile ne se condense à nouveau dans la partie supé- rieure du carburateur, particulièrement sur les parties froi- des de la chambre 24 et de l'embranchement 42, on loge le tuyau 40 dans le tuyau 25 servant à amener le gaz de dilution au carburateur 30, comme ce sera expliqué plus en détail ci- dessous. L'extrémité du tuyau 25 est fermée par un obturateur 44, le tuyau 40 étant également obturé à l'aide d'un bouchon 45. En s'écoulant de haut en bas, à travers la chambre 24 et le carburateur 30, le gaz de dilution empêche l'huile gazéi- fiée de pénétrer dans la chambre 24, et une condensation ne peut se produire.
Du carburateur 30,le mélange d'huile gazéifiée et de gaz de dilution pénètre dans la partie inférieure 31 du carburateur, à travers l'orifice 46. Le tuyau 34 amène de au mélange l'air au brûleur, dans lequel cet air se mélange/de gaz pro- venant du carburateur 30. Du fait que la température de ce mélange est, de préférence, voisine du point d'éclair ou supérieure à celui-ci, le gaz s'allume immédiatement en don- nant une flamme. En s'échappant du brûleur par le tuyau 35,
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l'enveloppe 36, le carneau 9 et la cheminée 10, les gaz de fumée provoquent une légère dépression, qui suffit toutefois pour assurer l'admission d'air à travers le tuyau 34.
Dans le carburateur 30 il se produit également un vide dont l'effet est d'y aspirer le gaz de dilution. Le car- burateur 30 et la chambre 24 sont formés de manière que seule- ment de très faibles quantités de gaz de dilution suffisent déjà à empêcher que l'huile gazéifiée entre dans la chambre 24.
Le gaz de dilution peut donc être de l'air, aspiré par le tuyau 25 (Fig. 1). Cet air joue encore un autre rôle. Ainsi qu'on l'a dit, il.se présenterait de graves inconvénients si l'huile se gazéifiait prématurément dans le tuyau d'amenée 40. Or., ce tuyau étant logé dans le tuyau 25 d'amenée de gaz de dilution, l'air refroidit le tuyau 40 et empêche qu'il ne s'échauffe au delà de la température la plus basse, à laquelle la gazéifica- tion s'effectue.
Il est clair que les dispositifs décrits ci-dessus ne conviennent pas seulement aux poêles du type à accumulateur de chaleur, mais qu'on peut les associer tout aussi avantageu- sement aux appareils de chauffage de tous genres à combustible liquide et feu continu. Bien entendu, on peut également y ap- porter diverses modifications sans sortir du cadre de l'in- vention.
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