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Procédé et dispositif pour améliorer le rendement des foyers, notamment pour le chauffage des chaudières.
@ La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif en vue d'améliorer le rendement des foyers, notamment des foyers de grandes dimensions, à grille mobile employés pour le chauffage des chaudières tubulaires.
Sous l'action du tirage, les gaz engendrés sur la grille d'un foyer s'échappent naturellement vers les carneaux et la cheminée par le chemin offrant le moins de résistance, c'est-à-dire le chemin le plus court. En particulier, dans le cas de foyers pour chaudières à tubes d'eau, on constate que . les gaz incomplètement brûlés sur l'avant de la grille ne trou- vent pas le temps de se mélanger aux gaz riches en oxygène ..en- ' gendrés sur la partie arrière de la grille, et de brûler complètement. Au contraire, les gaz provenant des différentes
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zones de la grille traversent séparément les carneaux, ce qui donne lieu à des pertes de chaleur sensibles.
L'invention a pour but d'assurer avec certitude une combustion complète, et elle consiste en ce que l'on procède à l'insufflation de nombreux jets d'air dans les flammes de façon à les empêcher de s'échapper immédiatement par le faisceau tubulaire et à les contraindre à tournoyer dans le foyer et à provoquer le mélange des gaz plus pauvres avec ceux plus riches en oxygène. L'insufflation des jets d'air exigeant l'emploi d'organes distributeurs susceptibles de résister à la chaleur intense régnant dans le foyer, on fait usage suivant l'invention de tubes perforés munis d'une chemise d'eau.
Suivant une forme d'exécution de l'invention, on fait usage de deux tubes distributeurs d'air percés longitudinalement de séries de trous qui se font face, dans des plans différents, de sorte que quand de l'air comprimé est chassé à grande vitesse à travers ces trous, les jets d'air sont dirigés suivant les composantes d'un couple et créent le tourbillonnement désiré. Les flammes tournoient dans le foyer, et les gaz riches en oxygène sont amenés de l'arrière de la grille vers l'avant de celle-ci où, en raison de leur haute température, ils peuvent parachever la combustion de l'oxyde de carbone et des hydrocarbures avant que les gaz incomplètement brûlés puissent atteindre le faisceau tubulaire.
Le tourbillonnement de la. flamme présente aussi cet avantage que toutes les particules solides, encore à l'état naissant, trouvent le temps de brûler complètement, ce qui supprime la formation de suie et d'escarbilles.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une installation suivant l'invention.
Fig. 1 est une vue générale de l'installation, en élévation de côté.
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Fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig.3 et
Fig. 3 une coupe longitudinale d'un organe distributeur d'air à refroidissement par eau.
Figs. 4 et 5 montrent une variante du distributeur, respectivement en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la fige 5 et en vue de côté.
Sur la fig. 1 les deux tubes distributeurs d'air a et b sont situés à des niveaux différents,l'un à l'avant et l'autre à l'arrière du foyer et ils débitent les jets d'.air dans des directions opposées, indiquées par les flèches x, Y, Les tubes a et b étant situés directement dans les flammes, il y a lieu de les protéger contre la chaleur. Or les matières réfractaires résistent mal à la chaleur intense du foyer, de sorte qu'il faut recourir au refroidissement par l'eau.
Il se présente cependant une difficulté dans le fait que les nombreux jets d'air doivent traverser la chemise d'eau qui entoure le tube.
Suivant une caractéristique de l'invention on surmonte la difficulté en sertissant dans les parois du tube et de la chemise d'eau une pièce en forme d'auge dansle fond de laquelle sont percés les trous de débit d'air. Cette construction est représentée sur les figs. 2 et 3. Le tube à air 1, fermé aux deux extrémités, est entouré d'une chemise tubulaire 2 et l'espace entre les deux tubes est parcouru par l'eau de refroidissement. L'eau venant de la conduite 10 entre dans le distributeur par le tuyau central 3 placé dans l'axe du tube 1, parcourt l'espace entre les tubes 1 et 2 et sort par l'orifice 4 et le tuyau 11. L'air comprimé arrivant par la conduite 14, est admis dans le tube 1, en direction tangentielle, par l'ouverture rectangulaire 5, de façon à tourbillonner dans le tube 1.
Un déflecteur conique 7 situé dans le tube 1 en re- -
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gard de l'ouverture 5 facilite le changement de direction de l'air. Du tube 1 l'air s'échappe par une série de trous 6 percés dans une plaque formant le fond d'une pièce creuse 15, en forme d'auge de section en U. Cette pièce est exactement logée et soudée le long de ses bords dans des ouvertures longitudinales découpées dans les parois des tubes 1 et 2, parallèlement à leur axe.
L'ensemble du distributeur d'air formé par les tubes coaxiaux 1 et 2 est placé dans le foyer avec une certaine inclinaison, de l'ordre de 1:30, pour faciliter la circulation de l'eau.
Un tuyau de dérivation 8 (fig.3) avec robinet de commande permet de faire passer une certaine quantité d'eau de la chemise d'eau 2 dans le tube à air 1. Par suite de la circulation vive de l'air, cette eau s'évapore, en absorbant de la chaleur et en accroissant ainsi l'efficacité de la chemise d'eau, tout en réduisant la quantité nécessaire d'eau de circulation. De plus, l'air projeté dans le foyer par le tube 1 entraîne les particules d'eau ou de vapeur, ce qui est avantageux pour l'économie de la combustion.
Le circuit général de l'eau de refroidissement est représenté sur la fig. 1. L'eau venant d'un réservoir 9 situé au-dessus de la chaudière, s'écoule par le conduit 10 qui alimente les tubes a et b d'ou, aprèséchauffement, elle remonte par les conduits 11 et est évacuée en 12. L'air comprimé est fourni par le compresseur 13 et est amené, par le conduit distributeur 14, aux tubes à air 1 à travers les ouvertures 5.
Les figs. 4 et 5 représentent schématiquement une variante du distributeur d'air. Dans cette construction, plusieurs, par exemple six, tubes contigus 16 parcourus par l'eau de refroidissement sont disposés en faisceau annulaire
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délimitant entre eux un espace alimenté d'air par la conduite 14 et communiquant avec le foyer par une fente 17 à travers laquelle s'échappe l'air comprimé. Aux extrémités, les tubes 16 sont assemblés à des collecteurs annulaires 18 qui répar- tissent l'eau de circulation à l'arrivée et la recueillent au départ. La largeur de la fente 17 est établie en rapport avec le débit voulu d'air comprimé.
On pourrait sans sortir du cadre de l'invention, supprimer le refroidissement par l'eau et loger des tubes or- dinaires dans la maçonnerie du foyer afin de les protéger contre la chaleur. L'expérience a cependant montré qu'une telle disposition est beaucoup moins avantageuse car les fentes qui doivent être ménagées dans la maçonnerie pour livrer passage aux jets d'air sont rapidement obstruées par des mâchefers., ce qui entrave l'insufflation de l'air.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour l'amélioration du rendement des foyers,par le brassage des flammes, caractérisé en ce qu'on insuffle de l'air comprimé dans le foyer dans des plans dif- férents et des directions opposées de façon que les jets d'air insufflés forment un couple faisant tournoyer les flammes.