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Grille pour foyers en forme de cuve.
L'objet de la présente invention est une grille pour foyers en forme de cuve brûlant des combustibles solides, et particulièrement pour foyers de générateurs de vapeur montés sur véhicules et analogues, où le combustible solide exécute pendant la combustion un déplacement depuis le point d'arrivée du combustible jusqu'au point d'évacuation, ce mouvement s'effectuant sur grille fixe ou solidairement avec une grille tournante. L'invention permet de résoudre le problème qui consiste à obtenir un réglage de l'arrivée
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d'air primaire de combustion sur le combustible se[trouvant sur la grille, qui corresponde aux conditions particulières de la combustion avec une telle grille.
Dans le cas de la grille conforme à l'invention, la combustion s'effectue de la même manière qu'avec une grille mobile. Il n'existe pas alors de feu général avec une couche de charbon s'étendant sur l'ensemble de la surface de la grille et dont l'incandescence soit à peu près uniforme. Au contraire, la combustion se fait sur la grille par stades successifs.
Lorsque le combustible sort du puits de remplissage, il se produit d'abord une gazéification ou une cokéfaction du com- bustible. Ensuite se produit l'ignition du combustible et cela en sens contraire du mouvement de l'air primaire ou du vent vena-nt par endessous, c'est-à-dire dans le sens de haut en bas. La couche incandescente de combustible est ainsi encore relativement mince au voisinage de la sortie du puits de rem- plissage et épaissit progressivement à mesure que la grille avance. A mesure que les résidus de combustion s'accroissent, et surtout vers la fin du mouvement et de la combustion du .charbon, la couche incandescente redevient peu à peu plus mince.
Finalement les résidus de combustion parviennent à l'ouverture d ' évacuation.
Il faut tenir compte pour le réglage de l'amenéed'air des différents phénomènes qui se produisent pendant le déplacement du combustible sur la grille. De plus, il faut considérer la nature et la composition du charbon utilisé. Les résidus de combustion du charbon dépendent de sa forme, à grains fins ou grossiers, ainsi que de sa teneur plus ou mans élevée en gaz et de sa facilité plus ou moins grande à s'agglutiner. Enfin il faut déterminer différemment la masse d'air primaire admis
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suivant qu'il s'agit d'un foyer à marche constante ou d'un foyer qui doive supporter des efforts variables.
Dans le cas des générateurs de vapeur sur véhicules, il est particulièrement important de pouvoir modifier le rendement du foyer aussi rapidement que possible par exemple au moment de la chauffe, la chaudière étant froide ou de l'avivage d'un foyer en veilleuse après un arrêt de service plus ou moins long. Dans ces deux derniers cas les conditions se trouvent également modifiées et par suite on doit avoir la possibilité de régler l'amenée d'air d'une manière correspon- dante. Il faut encore tenir compte pour le réglage de la quantité d'air, de l'intensité du tirage et par suite de la vitesse de l'air. Lorsque la vitesse de l'air croît, la vitesse avec laquelle brûle le combustible croît aussi. A mesure'que le charbon avance, la couche incandescente s'épais sit de haut en bas.
Il peut donc arriver que si l'air pri- maire n'est pas correctement dosé, l'ignition du combustible est rompue et cela au point où la couche incandescente estjle plus mince. En ce point la vitesse de l'air est relativement élevée, puisque la combustion continuant, l'air rencontre à la suite de l'agglutination du charbon ou de l'effritement des morceaux de charbon maigre une résistance plus élevée.Si le tirage est renforcé, l'air cherche plus énergiquement à traverser la grille juste aux points de moindre résistance, de telle sorte que le danger de souffler à froid sur la grille devient particulièrement à craindre.
Le problème ci-dessus qui est à la base de l'inven- tion est résolu en assurant d'une manière différente l'amenée d'air de combustion à la grille en concordance avec les be- soins en air des différentes zones de combustion sur lagrille.
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Par exemple, l'espace au-dessous de la grille est subdi- visé en un nombre approprié de chambres isolées ou cham- bres de soufflage séparées les unes des autres et com- portant chacune un réglage indépendant de l'amenée de vent.
La séparation peut être effectuée par exemple par des cloisons verticales formant des chambres isolées annulaires ou en forme de secteurs, où l'air pénètre par des ouver- tures réglées indépendamment pour chaque chambre, par exemple à partir d'une enceinte entourant l'enveloppe du foyer. On peut appliquer le principe de l'invention aussi bien avec des grilles fixes qu'avec des grilles tournantes et notamment avec des grilles constituées par un seul plateau tournant ou par deux plateaux tournants ou davan- tage disposés dans le même plan ou l'un au-dessus de l'autre.
Dans les deux derniers cas également, il est important de régler l'amenée d'air d'après le processus de la com- bustion sur les différents plateaux.
Les différentes chambres de soufflage peuvent être constituées de telle manière qu'elles restent fixes et que la grille passe sur elles ou encore les chambres peuvent être reliées de telle manière à la grille qu'elles l'accompagnent dans son mouvement de rotation. Si la totalité de l'air de combustion ne peut être préchauffée à un degré suffisant dans l'enceinte entourant l'enveloppe du foyer, on prévoit conformément à l'invention le pré- chauffage d'une partie seulement de l'air destiné à être amené dans les premières zones et surtout aux zones de gazéification et d'allumage, tandis que le reste de l'air est amené à l'état froid au contact du combustible sur le reste de son trajet et particulièrement sur la fin de son trajet.
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La subdivision de l'amenée d'air conformément à l'invention et celle également du lit de combustible in- candescent permettant si l'amenée d'air est correctement dosée une adaptation parfaite de la grille aux différentes circonstances du service, ce qui est de grande importance surtout pour les générateurs de vapeur montés sur véhicules.
Les dessins ci-joints représentent, éTITRE d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 représente en coupe axiale verticale une grille tournante à un seul plateau avec amenée d'air à travers des chambres de soufflage fixes.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. l, à échelle plus petite.
La fig. 3 représente un détail en coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 représente un deuxième mode d'exécution avec chambres de soufflage fixes, la figure étant une coupe axiale verticale d'une grille tournante à deux pla- teaux superposés..
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4, représentée à plus petite échelle.
Les fig. 6 et 7 représentent en coupe horizontale et verticale un autre mode d'exécution d'une grille conique à un seul plateau comportant des chambres de soufflage mobiles.
La fig. 8 est une coupe horizontale d'un dispositif de chambres de soufflage solidaires de la grille, dans le cas d'une grille tournante du type des fig. 1 et 2.
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La grille des fig. 1 et 2 comporte un anneau extérieur 1 et un anneau intérieur 2. Les anneaux sont reliés l'un à l'autre par des bras radiaux 3 en forme de rais. L'anneau extérieur 1 est guidé latéralement par des galets tournants 4 tandis que l'anneau intérieur 2 est monté de manière à tourner autour d'un pivot fixe 7 avec interposition d'un roulement à billes 6 entre ce dernier et son moyeu 5. L'espace entre les deux anneaux 1 et 2 est gami de barreaux de grille 8. Au-dessus de la grille se trouve la surface de vaporisation constituée par les ser- pentins 9 ou par des organes équivalents. La grille tourne d'une manière intermittente ousansintermittences.
Dans le mode d'exécution représenté l'anneau extérieur 1 comporte à sa face inférieure une couronne dentée lo avec laquelle engrène un pignon non représenté monté sur un arbre de commande ou bien un cliquet d'entraînement.
L'espace au-dessous de la grille est subdivisée en un certain nombre de chambres 11 en forme de secteurs au moyen de cloisons verticales 12. On amène aux diffé- rentes chambres 11 une masse d'air appropriée provenant de la chambre 14 entourant l'enveloppe 13 du foyer et où se produit en même temps un préchauffage de l'air de combustion Cette chambre 14 est reliée aux différentes chambres 11 par les ouvertures 15 dont la section de passage est réglée par les regtstres 16 ou organes équivalents manoeuvrables de l'extérieur. A l'aide de ces registres de réglage, il est possible de régler l'admission d'air de combustion dans le foyer suivant les exigences des conditions du service.
Dans le mode d'exécution des fig. 4 et 5, la
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grille comporte deux disques superposés 17 et 18. L'espace. se trouvant au-dessous de chaque disque de grille est sub- divisée comme dans le cas du premier mode d'exécution, par des parois verticales 19 et 20, en une série de chambres 21-22 en forme de secteurs reliées indépendamment avec la chambre 14 entourant le foyer et à travers laquelle l'air de combustion est amené sous la grille en passant par les chambres 21-22. Les chambres 21-22 sont réunies à la chambre 14 par les ouvertures 23-24 dont les sections de passage peuvent être réglées par des registres verticaux ou horizontaux 25-26. L'invention peut être appliquée avantageusement égale- ment aux grilles à plus des deux plateaux ainsi qu'aux grilles dont les plateaux se trouvent à la même hauteur.
Dans le mode d'exécution des fig. 6 et 7 les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que sur les fig. 1 et 2. Les anneaux de la grille portant les barreaux de grille 8 sont réunis par les bras radiaux 3 en forme de rais. Les barreaux de grille 8 sont montés de manière à former une grille conique tournant, par son moyeu 5 reposant sur les roulements à billes 6, autour du pivot fixe 7. La rotation peut s'effectuer d'une manière continue ou par intermittances. Dans le mode d'exécution représenté, l'anneau extérieur présente une couronne d'entraînement lo en prise avec le pignon non représenté d'un arbre d'entraîne- ment. La grille est reliée à un certain nombre de chambres de vent ou de soufflage 27 (fig. 6) de forme annulaire, consti- tuées par des cloisons annulaires verticales 28.
Au-dessous de ces chambres de soufflage 27 tournant avec la grille, se trouvent des chambres de soufflage fixes 29 en forme de secteurs, formées par des cloisons verticales fixes 30. Entre
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les deux groupes de chambres de soufflage 27 et 29 se trouve un fond intermédiaire 31 (fig. 7) comportant des ouvertures 32 qui mettent en communication les chambres inférieures avec les chambres supérieures. L'air de com- bustion est amené en quantités réglées aux chambres de soufflage fixes 29 et parvient par les ouvertures 32 du fond intermédiaire 31 dans les chambres de soufflage 27 et de là, par les fentes de la grille, au combustible. Dans le mode d'exécution représenté on ne préchauffe qu'une partie de l'air de combustion et cela dans la chambre 14 entourant l'enveloppe'13 du foyer.
L'air préchauffé sort de cette chambre 14 par les ouvertures 15 pourvues de re- gistres 16 ou d'organes équivalents pour pénétrer dans les chambres de soufflage fixes 29. L'air froid de combustion peut également être amené en quantités réglées dans les chambres de soufflage 29 par les trappes de cendriers non représentés ou par les ouvertures 34 munies de clapets 33 ou d'organes analogues. Conformément à l'invention, l'air de combustion préchauffé est amené au contact du combustible sur la grille dans les premières zones du processus de com- bustion, plus particulièrement dans les zones de volatili- sation et d'ignition tandis que l'air froid est amené au contact du combustible dans la dernière partie de son trajet c'est-à-dire à la fin de sa combustion.
Il est avantageux de monter dans les chambres de soufflage 27 solidaires de la grille des cloisons verticales 35 (fig. 6) disposées radialement et s'étendant par dessus le fond intermédiaire 31 pour amener les particules de charbon et de cendre tombant par les intervalles entre les barreaux de grille vers les ouvertures de communication 32 entre les chambres de soufflage fixes et les chambres solidaires
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de la grille, de manière que ces particules parviennent dans les chambres fixes 29 en forme de secteurs.
Pour évacuer ces particules de charbon et de cendre, on ménage dans le cas de l'exemple représenté une tuyère annulaire 36 au-dessous de la grille et à l'intérieur des chambres de soufflage fixes 29 et on y fait arriver un fluide sous pression, tel que de l'air ou de la vapeur, pour entraîner les particules de charbon et de cendre.hors des chambres de soufflage 29 vers la trémie-centrier 37 disposée suivant l'axe de la grille.
La fig. 8 représente un mode d'exécution suivant lequel la grille elle-même est établie conformément à ce qui est représenté en fig. 1 et 2. L'amenée de combustible ne se fait pas comme en fig. 6 et 7 par le centre de la grille, mais au moyen d'une trémie 38 s'étendant trans- 'versalement sur toute la largeur de la grille. Les organes pourraient également être disposés de manière que la grille ne soit alimentée que sur une partie de sa largeur. Les chambres de soufflage reçoivent ici une forme de secteur.
Les chambres de soufflage solidaires de la grille et tournant donc avec elle reçoivent l'air de combustion prove- nant des chambres de soufflage fixes par les fentes 39 ménagées dans le fond intermédiaire 4o séparant les deux groupes de chambres de soufflage. La disposition des chamb- res de soufflage correspond donc en principe à celle des fig. 6 et 7. La particularité du mode d'exécution de la fig. 8 réside en ce que le nombre de chambres de soufflage solidaires de la grille et tournant avec elle est inférieur de 1 au nombre de chambres fixes. Dans le cas représenté, le nombre de chambres de soufflage 42 solidaires de la grille et formées par les cloisons verticales 41 est de cinq
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tandis que l'on se trouve en présence de six chambres de soufflage fixes 44 constituées par les cloisons verticales 43.
Si en effet dans le cas d'une telle grille à chambres de soufflage en forme de secteurs, le nombre de chambres mobiles était égal à celui des chambres fixes, les diffé- rentes chambres se trouveraient toutes communiquer l'une avec l'autre pour une position déterminée de la grille.
Avec la disposition prévue en fig. 8 par contre, seules deux chambres de soufflage voisines peuvent communiquer pendant une brève durée par l'ouverture 39 dans le fond intermédiaire, comme on le voit dans la partie droite supérieure de la fig. 8.
Un avantage notable du dispositif conforme à l'invention réside dans la possibilité de pouvoir régler simplement l'installation comprenant le foyer suivant les combustibles solides utilisés les plus variés. Ceci est particulièrement important pour la zone de volatilisation et de cokéfaction. Ici les différents combustibles ne se comportent pas tous de la même manière. Certains types de charbon ont tendance à s'agglutiner fortement, tandis que d'autres ne le font pas. L'invention permet de tenir compte de ces circonstances de manière simple en réglant d'une manière appropriée l'admission d'air de combustion en même temps que l'on utilise d'une manière convenable la chaleur rayonnée par la grille qui revient à une température rela- tivement élevée de la zone du combustible brûlé dans la zone initiale où se produisent la volatilisation et la cokéfaction.
L'agglutination du charbon est déterminée ou favorisée par un préchauffage trop poussé de l'air de com- bustion par les parties chaudes de la grille. Le charbon agglutiné ne laisse finalement plus passer d'air. Avec du
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charbon s'agglutinant fortement, on n'admettra donc que peu ou pas d'air. On a aussi la possibilité de maintenir un certain temps le charbon à une température basse con- venant à la cokéfaction. Par suite dans ce cas la gazéifi- cation ou la cokéfaction s'effectue comme dans les'cornues à gaz. Avec du charbon maigre, par contre, il ne se produit pas de tendance sensible à l'agglutination, mais son allumage présente certaines difficultés.
On écarte celles-ci con- formément à l'invention, d'une manière simple, en amenant dans ce cas une plus grande quantité d'air de combustion qui subit un préchauffage très important au contact de la grille chaude.
Cette partie de l'invention ne se laisse pas seulement appliquer dans le cas des grilles tournantes mais en général avec les grilles mobiles où le combustible se déplace avec la grille et où les barreaux de grille encore à température relativement élevée recommencent à participer à nouveau au déplacement de la grille lorsqu'ils ont fini de l'accompagner sur la totalité de son parcours.