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" Foyer perfectionné et ses applications ".
La présente invention a pour objet un foyer perfection- né et ses applications directes, soit à une chaudière de des- tination quelconque ou dans un gazogène destiné à fournir du combustible gazeux à un moteur à combustion.
Dans tout foyer, le but à poursuivre est d'avoir, à la cheminée de sortie, des gaz qui contiennent un minimum de CO et dont la température est aussi basse que possible. Pour réaliser ces deux desiderata, il y a lieu de produire à la surface de ohauffe, ou à l'endroit d'ignition, le maximum de CO2 et de récupérer, dans des dispositifs efficaces, la chaleur produite par cette réaction.
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L'invention a donc pour objet, en ordre principal, de construire un foyer, dans lequel une quantité de charbon, sup- plée à partir d'une réserve, progresse, de préférence par gra- Tité, vers l'endroit d'ignition où aelle-oi est particulière- ment activée par une tuyère de soufflage réglable, disposée en regard d'une grille réfractaire à travers laquelle se di- rigent les gaz de combustion, pour arriver dans un oomparti- ment de récupération de la chaleur engendrée. La tuyère de soufflage sera, de préférence, alimentée par un ventilateur et montée de façon à pouvoir coulisser dans un joint à bour- rage en amiante ou similaire, monté dans la paroi du foyer.
Un embranchement de la tuyère de soufflage permettra de pro- oéder à l'allumage du foyer par un jet de flammes provenant d'une étoupe enflammée, introduite dans cet embranchement.
Une paroi latérale du foyer comportera une fenêtre en mica pour permettre l'observation directe de la flamme pro- voquée à la combustion, ce qui permet de régler la tuyère con- venablement pour assurer l'incandescence à laquelle on forme exclusivement le CO2 et qui se caractérise par une flamme jaune ou orangée, alors que la production de 00 entraine la formation d'une flamme bleue. Le foyer comporte évidemment les éléments nécessaires pour permettre l'enlèvement des scories ou mâchefer, et le compartiment de récupération de la chaleur contiendra, par exemple, des tuyaux ouverts de part et d'autre, pour permettre une circulation d'air ambiant qui est intensément ohauffé par la chaleur réoupérée à la pa- roi de ces tubes.
L'intérieur du foyer pourra comporter en tout endroit approprié blocs réfraotaires formant aooumula- teurs de chaleur.
Un foyer de ce genre peut s'appliquer directement à toute ehaudière de destination quelconque existante, mais, dans cette application, en vue de produire un maximum de oha-
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leur aux gaz produits, on utilisera le compartiment de réou- pération de ohaleur pour produire une évaporation d'eau dont les Tapeurs d'eau seront entraînées dans la tuyère, de façon à réaliser, dans la masse incandescente, une dissociation brutale de l'hydrogène et de l'oxygène, afin d'augmenter con- sidérablement le nombre de calories récupérables.
Dans une application particulièrement intéressante, le foyer perfectionné sera associé avec un compartiment oonte- nant une matière oarbonaoée réductrice, destinée à réduire le CO2 en CO, ce dernier constituant un combustible gazeux pour moteurs appropriés, ce combustible entraînant en même temps de l'hydrogène récupéré au cours du prooessus de com- bustion.
L'invention sera d'ailleurs déorite ci-après avec réfé- renoe au dessin annexé, qui représente différentes formes de réalisation données à titre d'exemple.
La figure 1 est une coupe verticale schématique à tra- vers le foyer perfectionné.
La figure 2 est une coupe horizontale à travers ce foyer;
La figure 3 est une coupe schématique verticale du foyer appliqué à une ohaudière et
La figure 4 est une coupe schématique vertioale à tra- vers le foyer combiné en gazogène.
Référant aux figures 1 et 2, le foyer, fait en matériau approprié, soit tôle, fonte, etc.... comporte un réservoir 1 contenant le charbon de réserve et dont le fond incliné 2 forme chute pour le combustible. La paroi 4, en substance ver- tioale, de ce réservoir orée avec le bord intérieur du plan Incliné 2, un passage étranglé 3, à travers lequel progresse le charbon sous l'effet de la gravité. Par cette fente 3, le combustible tombe dans le compartiment d'ignition 5, dont l'espace disponible augmente en s'évasant vers l'inférieur.
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On se rend immédiatement compte que l'angle rentrant, formé par le fond incliné du réservoir 1 et la paroi écartée du compartiment 5, assure une désagrégation du combustible des- cendant, et la hauteur entre la fente 3 et la sole du foyer 7 sera déterminée de telle façon que le foyer pourra utiliser des charbons gras sans risque de cokéfaction ou agglutination au fond du réservoir 1. En outre, on se rend également compte du refroidissement permanent que la réserve de oharbon subit dans la réservoir 1, dont toutes les parois sont en contact avec l'air extérieur, la paroi 4 pouvant, au besoin, recevoir une garniture oalorifuge 26 en raison de ce que cette paroi touche au compartiment récupérateur de ohaleur. Le réservoir 1 peut être chargé par l'orifice de chargement 28.
Le compartiment 5 du foyer comporte donc une sole 7, qui pourra coulisser latéralement, de façon que les cendres et mâohefer pourront tomber dans le cendrier 6 disposé sur le fond du foyer. Pour l'enlèvement du mâchefer, cendres et sco- ries, il est prévu un plateau 8, que l'on peut introduire, par une fente horizontale, dans le compartiment 5, de façon à couper la masse incandescente et de laisser tomber les oen- dres et scories en retirant la sole 7. La combustion de la lame ou rideau de charbon tombant de la fente 3 sur la sole 7 est assurée par une tuyère de soufflage 12 qui est intro- duite dans le compartiment 5 à travers un bourrage d'amiante 11, ladite tuyère étant réglable quant à sa distance de péné- tration à l'intérieur du compartiment 5.
Cette tuyère est for- mée de matière résistant à la chaleur, mais subit, de toutes façons, un refroidissement intense par le passage de l'air soufflé à partir d'un ventilateur 3 qui communique à la tuyère par un tuyau 14. Le ventilateur 13 dirigera, de préférence, le jet d'air par un tuyau Intérieur 14' passant à l'intérieur du tube 14, afin de produire une détente relative à l'endroit
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de liaison de la tuyère au tube 14. A oe mène endroit se trou- ve d'ailleurs un embranchement tubulaire 15, qui sert à l'al- lumage du foyer. L'allumage peut s'effectuer en introduisant dans l'embranchement tubulaire 15 une étoupe imbibée de com- bustible liquide, dont la flamme est entraînée, par l'air de soufflage à travers la tuyère pour allumer le charbon sur la sole 7.
En regard de la tuyère, dans la paroi verticale 4, se trouve disposée une grille 9 à barreaux réfractaires, livrant passage aux gaz provenant de la combustion. Ces barreaux ré- fractaires seront faits en matière résistant à des hautes températures, telle du molybdène, du tungstène, quarsite, ect.
Le centre à plus forte incandescence sera donc situé entre cette grille et la tuyère et pour pouvoir observer l'état de cette combustion, la paroi antérieure du foyer comportera une fenêtre .en mica 10, d'épaisseur convenable, qui permet de vé- rifier la progression de la combustion.
Somme il est dit ci-devant, il y a intérêt à produire le maximum de CO2 à l'endroit d'Incandescence du charbon, et comme la formation de CO2 est décelée par une flamme jaune ou orange, on peut donc vérifier par la fenêtre 10 si les con- ditions de marohe du foyer répondent à cette caractéristique, et le réglage de la tuyère par coulissement dans son bourrage 11 permet de régulariser la combustion en conséquence.
Le compartiment de récupération de la chaleur 16 est adossé à la paroi 4, qui sera, au besoin, isolée par une ma- tière calorifuge 26 du réservoir 1. Ce compartiment communique à la cheminée d'évacuation 18. La récupération se fera avan- tageusement à l'intervention de séries de tuyaux verticaux 17, qui, dans le cas illustré, sont au nombre de trois. La récupération peut se faire suivant le procédé à air chaud, soit à vaporisation. Dans la système à air chaud, les tuyaux récupérateurs auront leurs extrémités entièrement libres, de
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façon qu'il se produit une circulation d'air ambiant à tra- vers les tubes, cet air entraînant les calories récupérées aux parois.
Dans le oas où l'on applique le système par va- porisation, les tuyaux 17 seront fermés à la base et remplis d'eau. Cette eau se vaporise, oe qui donne une Tapeur chant- fant et humidifiant l'air de la chambre environnante, ce qui offre des qualités certaines pour personnes et plantes.
19 désigne un récipient récupérateur de suie.
Il est évident que les dimensions du foyer, de la tuy- ère et de la grille seront adaptées à la destination du foyer.
La tuyère sera à extrémité aplatie à fente étroite et la di- mension de la grille sera adaptée suivant le nombre de oalo- ries que l'on veut tirer de l'appareil. Une fois le réglage de la tuyère établi, oelui-ci reste constant pour la même qualité et la même dimension de charbon. Le ventilateur élec- trique sera, de préférence, réglé au moyen d'un thermostat.
A l'intérieur du foyer, de préférence au-dessus de la grille 9 et adossée à la paroi 4, il est prévu une rampe à air se- oondaire, dont les orifices sont destinés à donner un air ad- ditionnel à la masse en ignition quand le ventilateur vient d'être arrêté. Cette rampe 22 prend l'air ambiant par des en- %rées quelconques, soit aux extrémités ouvertes du tube oon- stituant la rampe, soit ailleurs. Dans la forme de réalisa- tion, cette rampe à air seoondaire est un simple tube horizon- tal, oomportant une succession de perforations. Quand le ven- tilateur marche, ladite rampe est obstruée par des moyens mécaniques quelconques, qui seront donc, de préférence, oon- trôlés par un mécanisme solidaire du ventilateur.
Dans son application à la production de vapeur ou d'eau chaude, soit donc à une chaudière de destination quelconque, le foyer fonctionnera évidemment suivant le même principe.
Mais, afin d'activer la combustion, l'invention prévoit une
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insufflation de vapeur par la tuyère, vapeur éventuellement chargée de soude ou de potasse.
Référant à la figure 3, il est disposé, au-dessus du compartiment récupérateur 16, un réservoir à eau 23, qui com- munique avec les deux tubes extérieurs 17. les trois tubes 17 communiquant toujours par le bas. Le tube 17 du milieu traverse le réservoir 23 et communique, par un conduit 24, avec le tube 14 relié au ventilateur 13. La vapeur d'eau ain- si produite dans le récupérateur 16 passe donc par le tuyau 24 et est injectée par le ventilateur 13 en même temps que de l'air, pour arriver brutalement sur la masse en ignition.
Comme la distance de la tuyère à la grille 9 est calculée de façon à produire le maximum de CO2, la chaleur est telle que la vapeur d'eau est brusquement dissociée pour récupérer l' hydrogène qui s'enflamme, ce qui augmente considérablement le nombre de oalories.
Dans cette application, le foyer sera évidemment hermé- tiquement rapporté, par exemple, à la porte de chargement 25 d'une chaudière quelconque, non illustrée. La chaudière oom- portera évidemment un corps d'éléments susoeptibles d'utili- ser au moins la chaleur des gaz produits. De tels éléments de récupération sont nombreux et ne doivent pas être spéoiale- ment désignés. La cheminée d'évacuation est évidemment dispo- sée à l'endroit approprié, après que le maximum de calories aura été cédé aux éléments de récupération.
Dans son application la plus intéressante et tel qu'il- lustré à la figure 4, le foyer est appliqué au compartiment 27, de section quelconque, destiné à reoevoir, par le trou de chargement 29, toute matière oarbonaoée appropriée oapable d'effectuer la réduction du CO2,débité par le foyer en 00.
Cette application comporte également l'utilisation de vapeur d'eau pour activer la combustion. Mais le compartiment réou-
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pérateur 16 communiquera aveo le réservoir 27 par un passage adéquat 31, par où passe la flamme jaune créée en avant de la grille 9. Cette flamme, constituée pour ainsi dire inté- gralement de CO2,est sollicitée par la masse carbonacée du compartiment 27 pour abandonner un mol. de 0, de façon que ladite flamme, maintenant devenue bleue, entraîne uniquement du CO vers la sortie 30, en même temps que l'hydrogène obtenu par dissociation dans la masse incandescente du compartiment 5. La partie inférieure du réservoir 27 comportera un espace 28 comportant l'appareillage nécessaire à l'évacuation des cendres provenant de la consommation de la matière earbonacée.
Cette dernière matière pourra être de l'anthracite , du ohar- bon de bois, etc... Ici encore l'eau des tuyaux de récupéra- tion 17, convenablement disposés, sera saturée de calcaire, de sodium ou de potassium, afin de favoriser le détachement du mâchefer au bec de la tuyère, le carbonate de sodium ou de potassium facilitant les réactions à basse température.
Il convient de remarquer ici qu'en raison de la proxi- mité des tuyaux à eau 17 de la grille 9, ces tuyaux, recevant un afflux de chaleur intense, assurent une vaporisation ra- pide, ce qui augmente la produetion du gaz combustibleen. @@ Ce gaz s'enrichit d'autant plus d'hydrogène, que la masse de charbon incandescente, sur laquelle la vapeur d'eau passe, est à une température plus élevée.
Quand l'aspiration du moteur utilisant le combustible gazeux est moins forte, le feu se met directement en veilleuse.
Il est évident que dans ce cas le ventilateur est également arrêté. Ce ventilateur pourra être raccordé à la batterie qui alimente l'allumage du moteur, et il pourra être commandé à distanoe, par exemple à partir du volant d'un véhicule à moteur, ce qui assure une reprise vigoureuse du feu au foyer quand cela est nécessaire.
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. La production de vapeur d'eau et l'intensité de la com- bustion étant fonction de l'aspiration du moteur, il y a dono ici automaticité dans la production d'hydrogène et enrichis- semant des gaz lorsque le moteur le réclame. La section du réservoir 27 sera calculée de façon à obtenir le maximum de CO et de µ , suivant le trajet que doit parcourir le CO2 et l'hydrogène à partir de la grille jusqu'au conduit 30.
Dans les formes d'application selon figures 3 et 4, les gaz au sortir du récupérateur 16 ou du réducteur 27 peuvent au besoin passer par une cheminée de oatalysation 32.
On se rend compte que le nouveau foyer est susceptible d'un rendement supérieur et d'une efficacité parfaitement ré- glable en toutes circonstances. En raison de la séparation entre le foyer proprement dit et le réservoir pour la réduo- tion du CO2 à l'aide du compartiment récupérateur, on est as- suré qu'aucune accumulation de gaz ne peut se produire dans le réservoir 1 et que le débit du gazogène devient effectif aussitôt que le moteur aspire.
REVENDICATIONS.
1.) Foyer perfectionné comportant, en combinaison, un réservoir de réserve de combustible et un compartiment de combustion adossé à un compartiment récupérateur de chaleur, le compartiment de réserve débitant du charbon sur une sole mobile du compartiment à combustion entre une tuyère de souf- flage et une grille réfractaire située au droit du comparti- ment récupérateur, ladite tuyère étant réglable par rapport à la grille, de façon à pouvoir contrôler, par une fenêtre en mica, que la combustion s'effectue avec production du maxi- mum de CO2.