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" Méthode et appareils de chauffage par conduits radiants ".
L'invention se rapporte à un procédé de chauffage et à des appareils dans lesquels la chaleur à transmettre aux corps à chauffer est produite à l'intérieur de conduits de forme et de longueur quelconques,placés dans le voisinage des dits corps,et dont la paroi extérieure chaude rayonne alors sur ces corps.
Dans un pareil cas,la production de chaleur à l'intérieur du conduit radiant est obtenue par la combustion en présence d'air d'un combustible gazeux injecté à l'entrée du dit conduit. En général, dans un tel dispositif,comme l'air et le gaz sont admis à grande vitesse, pour vaincre les pertes de charge occasionnées par leur circulation dans le conduit, le mélange intime des deux fluides a lieu dès l'entrée,par suite du régime tourbillonnaire de leur écoulement, et il en résulte une combustion vive achevée dès la zone initiale du conduit.Cette rapidité de combustion présente deux inconvénients:
celui de provoquer une température élevée nuisible à la bonne conservation de la matière constituant le conduit, et celui d'avoir une décroissance brusque de la température de la paroi extérieure du conduit en s'éloignant de l'entrée,ce
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qui diminue le rayonnement calorifique de cette paroi.
Un des objets de la présente invention est de remédier à ces deux défauts en permettant de réaliser à volonté,soit l'homogénéité de la température tout le long du conduit,soit la localisation de la zone de combustion vive en un point situé à une distance quelconque de l'entrée du conduit.
Un autre objet de l'invention est d'appliquer la méthode de chauffage ainsi perfectionnée à tous les fours à recuire ou à réchauffer,dans lesquels les substances à traiter doivent être portées à une température faible ou moyenne,c'est-à-dire inférieure ou égale à 1000 ,et ne doivent pas subir le contact des gaz de la combustion.Nous citerons à titre d'exemples indicatifs,mais non limitatifs,les fours à recuire les tôles, les bandes ou les fils métalliques,les fours à traitement thermique,les fours à distiller les combustibles,les réchauffeurs d'air,de gaz,d'eau, etc....
L'invention est donc caractérisée à la fois,par l'introduction simultanée à une extrémité du conduit chauffant du combustible gazeux à très faible pression formant veine centrale,de l'air de combustion à la pression ambiante formant veine annulaire,et d'une faible proportion d'un mélange combustible préalable air-gaz à faible pression formant veine intercalaire entre les deux précédentes, et par la circulation de ces fluides à l'intérieur du conduit sous l'effet de la dépression provoquée par tout moyen approprié placé à l'autre extrémité du conduit.
La veine intercalaire du mélange/sera allumée pour former "flamme-pilote" et ses produits de combustion empêcheront le mélange trop rapide du gaz et de l'air,si bien que la combustion du gaz sera lente et progressive.
Des pièces de forme convenable pourront être placées en un ou plusieurs points du conduit,de manière à provoquer des remous dans le mouvement des fluides gazeux et à activer ainsi par turbulence la combustion de certains gaz difficiles à brûler com- plétement,parce que trop pauvres ou trop riches.
L'ensemble du conduit étant en dépression,on n'aura pas à
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'craindre le passage vers l'extérieur du conduit des fluides gazeux, si des fissures viennent à se produire dans sa paroi,compromettant ainsi son étanchéité.
La forme des sections transversale et longitudinale du conduit pourra être quelconque.Néanmoins,un mode d'exécution avantageux dans bien des cas sera celui dans lequel le conduit aura la forme d'un tube horizontal recourbé en épingle à cheveux dans un plan vertical.En effet,la forme tubulaire est de construction facile, et le changement de direction que les fluides gazeux circulant dans ce tube auront à subir au milieu de leur parcours activera leur combustion,retardée intentionnellement sur le trajet amont,de manière qu'elle s'achève sur le trajet aval avant l'orifice de sortie. De plus, la position horizontale du tube empêchera toute action du tirage naturel et permettra de contrôler rigoureusement par la dépression crééeen bout,l'admission de l'air comburant à l'orifice d'entrée.
En outre, la forme en U horizontal réduit au minimum les déplacements respectifs des deux extrémités du conduit,dus aux mouvements de dilatation,l'effet de celle-ci se produisant surtout sur la partie coudée, à laquelle il est facile de donner toute liberté de mouvement.
On a représenté,à titre d'exemple, au dessin annexé une forme .de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre l'entrée et la sortie d'un tube métallique avec éjecteur à air comprimé.
La figure 2 représente l'application d'un certain nombre de tubes de cette construction pour le chauffage d'une enceinte de four.
Les branches 1 et 3 du tube chauffant en épingle à cheveux sont horizontales, placées l'une au-dessus de l'autre et réunies par un coude 2.L'entrée des fluides se fait par l'extrémité de la branche 1 et leur évacuation par l'extrémité de la branche 3.
Sur la tête du tube 1 est montée une pièce 4,servant à l'admission de l'air nécessaire à la combustion du gaz,qui arrive sous très faible pression par la vanne de contrôle 5 et le tube 6.Ce tube est encastré dans la pièce 7 qui est munie de
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bras radiaux 8 et vient prendre appui sur la pièce 4 en immobili- sant et centrant le tube 6 par rapport au tube l.Ce tube 6 pénè- tre assez loin dans le tube l,de manière que le courant annulai- re d'air arrivant par l'ouverture de la pièce 4 prenne un mouve- ment de directionaxiale,c'est-à-dire parallèle au courant de gaz débité par le tube 6.
Sur la tête du tube 3 est monté l'exhausteur 9,constitué par un tube venturi 10,au bas duquel un ajutage 11 envoie de l'air sous pression arrivant par la vanne 12.Suivant le débit et la pression de l'air fourni à l'ajutage,l'effet d'aspiration produit sur les gaz du circuit 1-2-3 sera plus ou moins poussé et l'on pourra ainsi régler la dépression qui règne à l'entrée de la pièce 4 et, par suite,l'admission de l'air de combustion.
L'allumage du gaz qui s'échappe du tube 6 se fait par la flamme-pilote fournie par l'inflammation d'un mélange combusti- ble préalable d'air et de gaz,arrivant sous faible pression par la vanne 13 et la canalisation 14,dans l'espace annulaire 15 formé par le tube 16 qui entoure le tube 6.Cet espace annulaire est fermé par une plaque annulaire 17,portant des perforations
18,par lesquelles passe le mélange combustible,et l'extrémité du tube 16 est en retrait de celle du tube 6, de manière que la flam- me-pilote puisse se développer librement dans le sens longitudi- nal avant d'être au contact du courant de gaz débité par le tube
6.
On comprend donc que,sous l'action de la dépression réglable qui règne dans le tube 1 jusqu'à l'orifice de la pièce °,1air nécessaire à la combustion pénètre en plus ou moins grande quan- tité, et prenne à l'intérieur du tube un mouvement parallèle à celui du gaz,lequel est lui-même aspiré par la même dépression et dont il est,du reste,séparé par la flamme-pilote qui a pris nais- sance entre eux deux.Cet écoulement à courants parallèles des deux fluides:
combustible et comburant,retarde leur mélange et,par suite,leur combustion complète,de sorte que la branche du tube 1 n'est pas surchauffée dans sa zone initiale par la température élevée qui résulterait de l'achèvement de cette combustion,Cet
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.^achèvement ne tend à se produire qu'à partir seulement du coude 2 où le mélange air-gaz devient alors plus intime par suite de la turbulence due au changement de direction;la seconde branche 3 du tube se trouve ainsi chauffée avec la même intensité que la branche 1.La turbulence peut,du reste,être accrue,si besoin est,par l'introduction dans le tube,avant ou après le coude,des pièces spéciales envisagées plus haut.
Sur la figure 2, les tubes radiants 1-2-3 sont placés les uns au-dessus des autres,en deux'séries opposées, le long d'une paroi de four.
Ils sont soutenus par des supports appropriés 19.Les extrémités des tubes traversent les parois verticales 20 du four.On a ménagé, à la traversée de la surface extérieure de ces parois,un dispositif 21,formant presse-étoupe,et permettant la libre dilatation des tubes.
Les diverses vannes 5 sontrôlant l'admission du gaz seront montées sur des branchements reliés à une canalisation commune.Il en sera de même pour les vannes 13 d'admission du mélange préalable air-gaz.Enfin;les divers exhausteurs 9 pourront être reliés à un carneau collecteur commun d'évacuation des fumées.
Avec la disposition de la figure 2,la température la plus élevée de la paroi sera celle de la tranche médiane correspondant à la zone des coudes 2, et éventuellement des pièces de turbulence, où la combustion à l'intérieur des tubes prend son maximum d'intensité. Aussi cette disposition est-elle plus spécialement indiquée pour le chauffage des pièces à section horizontale,telles que les empilages de tôles, pour lesquels on doit éviter la surchauffe des angles et faire pénétrer la chaleur,de préférence,par les parties centrales des faces verticales.