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Chaudière-gazogène pour chauffage central.
La présente invention se rapporte aux chaudières pour installations de chauffage central, dans lesquelles la partie du foyer alimentée en continu et automatiquement, forme gazogène et est surmontée d'une chambre de combustion dans laquelle les gaz dégagés de la partie gazogène sont brûlés grâce à des admissions spéciales d'air réparties sur toute la hauteur de cette chambre. L'air de gazéification est amené dans la masse du combustible alimentée au foyer en quantité suffisante pour obtenir une production de gaz maximum, sans toutefois être en excès, de façon à assurer que la combustion des gaz se produise uniquement dans la chambre de combustion par l'air admis à cet effet.
L'air de gazéification est généralement soufflé par un ventilateur électrique à fonctionnement intermittent commandé par un thermostat ou par tout autre système dépendant de la température de l'eau ou d'un local à chauffer ; pendant les périodes de non fonctionnement du ventilateur - qui peuvent être plus ou moins longues et varier entre de larges limites pour une
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installation déterminée - la. production de gaz diminue de plus en plus, ainsi que la température du foyer ; il faut cependant, quand le ventilateur est remis en marche, que la réaction tant au gazogène qu'à la chambre de combustion, s'amorce instantanément, sans quoi on risque, soit d'éteindre le foyer, soit, ce qui est plus grave, de provoquer une explosion si les gaz ne sont pas enflammés à leur sortie du gazogène.
Ce danger se présente surtout quand la température externe n'est pas très basse, ce qui provoque de longues périodes d'arrêt du ventilateur.
Dans de précédents brevets, j'ai décrit un système d'amenée d'air de gazéification par une fente très étroite, s'étendant sur toute la profondeur du foyer, de façon à déterminer une gazéification pratiquement instantanée, à très haute température (gazéification en fusion des cendres) ; on obviait ainsi, dans une grande mesure, aux dangers mentionnés, sans cependant encore donner toute sécurité à cet égard. Mais ces dangers existent dans une mesure bien plus considérable avec les chaudières ou brûleurs à injection d'air par grande section.
La présente invention a pour but d'assurer une reprise immédiate de la combustion dès que le ventilateur est remis en marche, quelle que soit la durée de son arrêt. Ce but est atteint en créant artificiellement un point d'amorçage de l'inflammation des gaz, point où la température est maintenue pendant l'arrêt à un degré suffisant pour assurer l'allumage desgaz dès l'instant de leur dégagement. pour créer ce point d'amorçage, on oblige l'air atmosphérique admis au foyer, quand le ventilateur est arrêté, par suite du fonctionnement en dépression du foyer, à sortir au même point en formant, en ce point, une zone de combustible de moindre résistance au passage de l'air. pratiquement, on peut procéder de différentes façons et par exemple comme suit :
l'ouverture de déchargement de la trémie d'alimentation s'étend sur environ la moitié postérieure de
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la profondeur du foyer, la moitié antérieure étant libre. Le combustible s'écoule par gravité dans le foyer et forme, vers la partie antérieure du foyer, un talus naturel incliné d'environ 45 . La tuyère d'amenée d'air de gazéification s'étend depuisl'extrémité postérieure du foyer jusqu' à une certaine distance de l'extrémité antérieure, de façon que l'extrémité antérieure de l'orifice de cette tuyère débouche à une très faible distance de la surface inclinée du talus de combustible.
En d'autres termes, on dispose la tuyère, par rapport à la masse de combustible du foyer, de façon qu'à l'extrémité de cette tuyère, l'épaisseur de combustible à traverser par l'air soit notablement plus petite qu'à tous autres endroits, de façon qu'à ce point, la résistance au passage de l'air soit très faible.
Le ventilateur étant arrêté, et l'air extérieur étant simplement admis par la dépression naturelle régnant dans le foyer, cet air aura tendance à se dégager au point où la résistance est minima, de sorte qu'à cet endroit, il y aura toujours réaction et dégagement de gaz ; ce dégagement sera très faible, et pratiquement, le gaz formé brûlera directement en formant une petite flamme qui constitue veilleuse pour l'allumage instantané du gaz formé dès que le ventilateur est remis en marche, on peut même prolonger la tuyère par un petit tube, refroidi par circulation d'eau, le dit tube affleurant presque à la surface inclinée du talus de combustible, et donnant également une flamme continue.
Un exemple de réalisation de l'objet de l'invention est représenté au dessin annexé, combiné à un type spécial de chaudière qui forme également partie de l'invention. A ce dessin : fig.l est une coupe verticale transversale suivant I-I de la fig.2, fig. 2 une coupe horizontale suivant II-II de la fig.l, fig.3 une coupe verticale suivant III-III de la fig.l.
La chaudière représentée, qui est du type mentionné à
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foyer inférieur formant gazogène surmonté d'une chambre de combustion, est double en ce sens que, dans le corps de la chaudière, sont formés deux foyers complets, indépendants, qui intéressent chacun un circuit de chauffage indépendant, les deux circuits étant reliés aux tuyaux généraux de départ et de retour d'une installation de chauffage central.
Cette chaudière à deux foyers indépendants marque un progrès sensible sur les chaudières habituelles ; ces dernières en effet sont généralement très difficiles à conduire aux momentsde grands froids ou aux époques de transition (printemps et automne), Si la chaudière est calculée pour une température inférieure aux plus grands froids atteints dans une contrée, ou, en d'autres termes, si la chau dière est choisie plus grande qu'il ne le faudrait normalement, la conduite en est très aisée aux " pointes " de froid, mais par contre, dans lesjournées de température moyenne (printemps et début d'automne) le chauffage est beaucoup trop intense, et si on ne veut pas dépasser la normale, on risque de voir éteindre le foyer, malgré le dispositif de veilleuse prévu par l'in- vention. De toute façon,
il est très difficile de maintenir une température normale. Inversement, si la chaudière a été calculée pour permettre de tenir aisément la température normale aux époques tièdes, il deviendra presqu' impossible de chauffer suffisam- ment lors des froids rigoureux. Avec la chaudière à double foyer, la conduite est extrêmement aisée, à tout moment, précisément avec le dispositif de veilleuse. Aux époques de grands froids, les deux foyerssont misen marche, tandisqu'aux époquesde transition, un seul des foyers fonctionne, l'autre étant arrêté et son circuit d'eau étant coupé des canalisations de chauffage.
Le corps de chaudière conforme à l'invention a la forme d'un parallélépipède rectangle 1 dont le milieu est occupé par une trémie 2 d'alimentation automatique de combustible. De part et d'autre de cette trémie sont formés les deux foyers avec leurs accessoires. Chaque foyer comprend une partie inférieure 3 cons -
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tituant gazogène, une chambre de combustion verticale 4 qui surmonte le gazogène et s'étend jusqu'au-dessus de la chaudière, pour se terminer par un coude 5 ramenant les gaz chauds au travers d'un système tubulaire 6 ; les gaz s'échappent par les carneaux inférieurs 7 vers le conduit 8 commun aux deux foyers.
Chaque foyer comporte des chemises d'ea, communiquant toutes entre elles, et formées par la paroi 9 de la trémie, les parois externes la de la chaudière, le fond 11 du foyer et le système tubulaire 6. L'eau chaude part en 11 vers un robinet d'arrêt non représenté, reliant à la conduite générale de départ de l'installation de chauffage central ; l'eau froide revient en 12, au travers d'un robinet non représenté reliant à la conduite générale commune de retour d'eau. on peut donc ainsi à volonté couper du circuit de chauffage l'un ou l'autre foyer.
La trémie s'étend sur toute la profondeur de la chaudière ; elle va de préférence en se rétrécissant vers le bas, et son fond 13 est bombé ou en forme de toit. Elle possède une fente inférieure 14 pour l'alimentation par gravité dans chacun des foyers ; cette fente (fig.3) s'étend à peu près sur la moitié postérieure de la profondeur des foyers, de façon à déverser dans les foyers une masse de combustible 15 qui, vers la porte de décrassage (devant) prend automatiquement la pente du talus naturel.
L'air destiné à la gazéification est soufflé par un ventilateur non représenté ; il peut être prévu un ventilateur commun aux deux foyers, avec registre d'obturation vers chaque foyer, ou un ventilateur pour chaque foyer. L'air est,dans l'exemple, soufflé au travers d'une tuyère 17 noyée dans la paroi de la trémie (ce qui assure son refroidissement) et s'étendant sur la plus grande partie de la profondeur du foyer. En tout cas, la longueur de la tuyère, ou plus exactement de la fente très étroite 18 de sortie d'air, est plus grande que celle des fentes 14 d'alimentation de combustible de façon qu'à l'extrémité antérieure
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de la fente, l'épaisseur de la couche de combustible à traverser par l'air soit notablement plus faible qu'en tout autre point, et offre une résistance très faible à ce passage.
De cette façon, quand le ventilateur est à l'arrêt, l'air atmosphérique aspiré au travers de la tuyère par le fonctionnement en dépression des foyers, aura tendance à sortir par l'endroit de plus faible résistance ; par conséquent, la presque totalité de cet air aspiré sortira à l'extrémité de la tuyère, assurant, à cet endroit, le maintien d'un point en ignition, avec dégagement d'une petite flamme veilleuse qui assure la reprise immédiate de la combustion des que le ventilateur est remis en mouvement, on peut aussi, comme l'indique le dessin, prévoir une tubulure 19, partant de la tuyère, et débouchant presqu'à fleur du plan du talus, ceci dépendant essentiellement de la forme de la tuyère, Ce même tube 19, évidemment refroidi, est surtout intéressant avec les tuyères à large orifice de sortie ' d'air.
On peut également, avec ce tube 19, éviter la nécessité de former le talus incliné, qui, en fait, peut être considéré comme une perte dans l'utilisation de la section du foyer ; on pourrait par exemple prévoir une fente 14 s'étendant sur toute la profondeur du foyer et diriger le tube 19 de façon que son orifice de sortie débouche au voisinage de la surface supérieure, par exemple en 20 (fig.l) de la masse de combustible.
Les chambres de combustion sont équipées, comme il est connu, de fentes ou trous étagés 21 pour l'admission de l'air de combustion, de façon à brûler complètement les gaz dégagés et à créer, sur toute la hauteur et la largeur de la chambre de combustion un rideau de flammes.
REVENDICATIONS.
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Boiler-gasifier for central heating.
The present invention relates to boilers for central heating installations, in which the part of the hearth supplied continuously and automatically, forms a gasifier and is surmounted by a combustion chamber in which the gases released from the gasifier part are burned by means of special air intakes distributed over the entire height of this chamber. The gasification air is brought into the mass of the fuel supplied to the furnace in sufficient quantity to obtain maximum gas production, without however being in excess, so as to ensure that the combustion of the gases takes place only in the combustion chamber by air admitted for this purpose.
The gasification air is generally blown by an intermittent electric fan controlled by a thermostat or by any other system depending on the temperature of the water or a room to be heated; during periods of non-operation of the fan - which may be more or less long and vary between wide limits for a
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determined installation - the. gas production decreases more and more, as well as the temperature of the hearth; However, when the fan is restarted, the reaction to both the gasifier and the combustion chamber must begin instantly, otherwise there is a risk either of extinguishing the fireplace, or, what is more serious , cause an explosion if the gases are not ignited when they exit the gasifier.
This danger arises especially when the external temperature is not very low, which causes long periods of stopping of the fan.
In previous patents, I have described a gasification air supply system through a very narrow slot, extending over the entire depth of the hearth, so as to determine a practically instantaneous gasification, at very high temperature (gasification molten ash); the dangers mentioned were thus largely obviated, without, however, giving any certainty in this respect. But these dangers exist to a much greater extent with large section air injection boilers or burners.
The object of the present invention is to ensure an immediate resumption of combustion as soon as the fan is restarted, regardless of the duration of its shutdown. This goal is achieved by artificially creating a point of initiation of the ignition of the gases, a point where the temperature is maintained during the shutdown at a sufficient degree to ensure the ignition of the gases from the moment of their release. to create this ignition point, the atmospheric air admitted to the fireplace, when the fan is stopped, due to the operation in depression of the fireplace, is forced to exit at the same point, forming, at this point, a fuel zone of less resistance to the passage of air. in practice, we can proceed in different ways and for example as follows:
the discharge opening of the feed hopper extends over approximately the rear half of the
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the depth of the focus, the front half being free. The fuel flows by gravity in the hearth and forms, towards the anterior part of the hearth, a natural slope inclined of about 45. The gasification air supply nozzle extends from the rear end of the hearth to a certain distance from the front end, so that the front end of the orifice of this nozzle opens at a very low distance from the inclined surface of the fuel bank.
In other words, the nozzle is arranged, with respect to the mass of fuel in the hearth, so that at the end of this nozzle, the thickness of fuel to be passed through by the air is notably smaller than in all other places, so that at this point the resistance to the passage of air is very low.
The fan being stopped, and the outside air being simply admitted by the natural depression reigning in the home, this air will tend to be released to the point where the resistance is minimum, so that at this place, there will always be reaction and release of gas; this release will be very low, and practically, the gas formed will burn directly, forming a small flame which constitutes a pilot light for the instantaneous ignition of the gas formed as soon as the fan is restarted, the nozzle can even be extended by a small tube, cooled by circulating water, said tube almost flush with the inclined surface of the fuel bank, and also giving a continuous flame.
An exemplary embodiment of the object of the invention is shown in the accompanying drawing, combined with a special type of boiler which also forms part of the invention. In this drawing: fig.l is a transverse vertical section along I-I of fig.2, fig. 2 a horizontal section along II-II of fig.l, fig.3 a vertical section along III-III of fig.l.
The boiler shown, which is of the type mentioned in
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lower hearth forming a gasifier surmounted by a combustion chamber, is double in the sense that, in the body of the boiler, two complete, independent hearths are formed, each involving an independent heating circuit, the two circuits being connected to the pipes general flow and return of a central heating installation.
This boiler with two independent heaters marks a significant advance over the usual boilers; the latter in fact are generally very difficult to operate at times of extreme cold or at times of transition (spring and autumn), If the boiler is calculated for a temperature lower than the coldest reached in a region, or, in other words , if the boiler is chosen larger than it would normally be necessary, the operation is very easy at the "peaks" of cold, but on the other hand, in the days of average temperature (spring and beginning of autumn) the heating is much too intense, and if one does not want to exceed the normal, there is a risk of seeing the fire extinguished, despite the pilot device provided by the invention. Anyway,
it is very difficult to maintain a normal temperature. Conversely, if the boiler has been calculated to allow the normal temperature to be easily maintained in lukewarm periods, it will become almost impossible to heat sufficiently in severe cold. With the double-burner boiler, operation is extremely easy at all times, precisely with the pilot device. In periods of extreme cold, the two fireplaces are switched on, while at times of transition, only one of the fireplaces operates, the other being stopped and its water circuit being cut off from the heating pipes.
The boiler body according to the invention has the shape of a rectangular parallelepiped 1, the middle of which is occupied by a hopper 2 for automatic fuel supply. On either side of this hopper are formed the two hearths with their accessories. Each fireplace includes a lower part 3 cons -
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tituant gasifier, a vertical combustion chamber 4 which overcomes the gasifier and extends to the top of the boiler, to end with an elbow 5 returning the hot gases through a tubular system 6; the gases escape through the lower flues 7 to the conduit 8 common to the two fireplaces.
Each fireplace has water jackets, all communicating with each other, and formed by the wall 9 of the hopper, the external walls 1a of the boiler, the bottom 11 of the fireplace and the tubular system 6. The hot water leaves at 11 to a stop valve, not shown, connecting to the general outlet pipe of the central heating installation; the cold water returns to 12, through a valve (not shown) connecting to the common general water return pipe. one or the other home can therefore be cut off from the heating circuit at will.
The hopper extends over the entire depth of the boiler; it preferably tapers downwards, and its bottom 13 is convex or roof-shaped. It has a lower slot 14 for gravity feed in each of the homes; this slot (fig. 3) extends approximately over the rear half of the depth of the hearths, so as to pour into the hearths a mass of fuel 15 which, towards the cleaning door (in front) automatically takes the slope of the natural embankment.
The air intended for the gasification is blown by a fan, not shown; a fan common to the two fireplaces can be provided, with a shutter damper towards each hearth, or a fan for each hearth. The air is, in the example, blown through a nozzle 17 embedded in the wall of the hopper (which ensures its cooling) and extending over the greater part of the depth of the hearth. In any case, the length of the nozzle, or more exactly of the very narrow air outlet slot 18, is greater than that of the fuel supply slots 14 so that at the front end
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of the slot, the thickness of the layer of fuel to be passed through by the air is notably smaller than at any other point, and offers very low resistance to this passage.
In this way, when the fan is stopped, the atmospheric air sucked through the nozzle by the operation in depression of the heaters, will tend to exit through the place of lower resistance; consequently, almost all of this aspirated air will exit at the end of the nozzle, ensuring, at this point, the maintenance of an ignition point, with release of a small pilot flame which ensures the immediate resumption of combustion as soon as the fan is put back into motion, it is also possible, as the drawing indicates, to provide a pipe 19, starting from the nozzle, and opening almost flush with the plane of the slope, this depending essentially on the shape of the nozzle This same tube 19, obviously cooled, is especially useful with nozzles with a large air outlet orifice.
It is also possible, with this tube 19, to avoid the need to form the inclined slope, which, in fact, can be considered as a loss in the use of the hearth section; one could for example provide a slot 14 extending over the entire depth of the hearth and direct the tube 19 so that its outlet orifice opens in the vicinity of the upper surface, for example at 20 (fig.l) of the mass of combustible.
The combustion chambers are equipped, as is known, with slots or stepped holes 21 for the admission of the combustion air, so as to completely burn the gases given off and to create, over the entire height and width of the combustion chamber a curtain of flames.
CLAIMS.
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