<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D' I N V E N T I O N UNITE DE CHAUFFAGE TRANSPORTABLE PERFECTIONNEE.
L'invention est relative à des unités de chauffage transporta- bles, pour le chauffage de l'eau ou d'autres fluides par combustion de combustible charbonneux solide.
Dans la demande de brevet N 369.772 du 4 septembre 1947 au nom de la demanderesse (Brevet N 475.830), on a décrit une méthode de ..combustion de combustible charbonneux solide, dans laquelle le taux de dégagement de chaleur,et la composition des gaz de combustion sont .'contrôlables indépendamment et simultanément à volonté,en contrôlant le taux d'alimentation de l'air pour la combustion et en dirigeant le dit air sous la forme d'un jet sur la surface libre d'un lit sta- ble de combustible,aménagé et supporté de manière à assurer,après la pénétration d'air de combustion dans le lit de combustible,l'émergen- ce de gaz de combustion de la même surface libre.
Dans cette méthode de combustion on peut obtenir un taux tràs élevé de dégagement de chaleur pour un taux donné d'alimentation d'air, en contrôlant de façon telle la pénétration moyenne du jet dans le lit de combustible de la manière décrite dans la demande précitée, que les gaz de com- bustion, à ou au voisinage de la surface du combustible,contiennent de l'oxygène et des produits combustibles dans des proportions rela- tives requises pour leur transformation pratiquement complète en pro-
<Desc/Clms Page number 2>
duits de combustion complètement brûlés,pareille condition conduisant à une libération maximum de chaleur pendant la combustion qui s'effec- tue dans l'espace de combustion extérieurement à la surface combusti- ble.
Le contrôle de la pénétration moyenne peut être réalisé par ajus- de tement sans modification du taux d alimentation d''air./la vitesse du de jet d'air et, ou/l'angle sous lequel le jet atteint la. surface combus- tible; et pareil ajustement peut être effectué pendant la combustion afin de contrecarrer tout changement dans les conditions provenant de dérangements dans le lit de combustible qui tendraient à altérer la composition des gaz de combustion,
Avec la méthode précédente de combustion), le volumo de l'espace de combustion extérieur à la surface combustible, qui est requis pour un taux donné de dégagement de chaleur:
, est ordinairement petit, et,, en rai- aon de la température élevée que l'on peut obtenir en employant un minimum d'air de combustion, le taux d'échange de chaleur par unité de surface,de la surface à chauffer, peut être ordinairement élevé. Par conséquent cette méthode de combustion est spécialement propre à. être utilisée dans des appareils de chauffage dans lesquels un taux de dé- gagement de chaleur élevé par unité de poids ou de volume est impor- tant.
On a déjà proposé un four monté sur un chariot, qui peut être utili- sé pour chauffer une chaudière séparée, dans lequel de l'air destiné à la combustion de combustible solide est fourni par tirage induit à travers une ou plusieurs ouvertures tubulaires formées dans la voute d'une chambre contenant le combustible, de manière que l'air soit diri- gé à une vitesse élevée contre une surface combustible en regard,à travers les gaz de combustion émis par le combustible.
Des produits de distillation et autres produits combustibles émergeant du combusti- ble sont donc mélangés avec l'air et brûlés en combinaison avec le combustible. L'air est amené à pénétrer dans les ouvertures tubulaires de la. voûte par le tirage induit dans la. cheminée,ou par un dispositif mécanique d'induction de tirage. Conformément, la. quantité d'air four- nie, qui détermine le taux de libération de chaleur,et la vitesse de l'air, sont dépendants de la valeur du tirage induit,et il n'est pas possible de contrôler le degré d'interaction indépendamment de et simultanément au taux de dégagement de chaleur.
@
<Desc/Clms Page number 3>
Conformément-à la présente invention, une unité de chauffage trans- portable .pour chauffer de l'eau ou autres fluides,par la combustion de combustible charbonneux solide,comprend la combinaison de moyens de support de combustible,propres à supporter et former un lit stable de combustible présentant une surface libre,des moyens d'entrée d'air disposés et agencés de manière à permettre à de l'air de combustion d'être dirigé sous forme d'un ou de jets sur la dite surface libre, et à permettre @ de contrôler indépendamment et simultanément le taux d'alimentation du dit air et la pénétration moyenne du jet ou des jets dans la lit de combustible,
un récipient à fluide comprenant un ou des tubes disposés dans ou au voisinage d'un espace le combustion à l'extérieur de la surface combustible,et un réservoir à combustible pour la fourniture de combustible aux dite moyens de support de oombus tible, la combinaison étant telle que des gaz de combustion émergent de la même surface libre du lit de combustible.
L'expression "lit stable de combustible'' est employée dans le pré- sent mémoire,comme dans la demande précitée, pour désigner un lit de combustible dans lequel il n'existe pratiquement pas de mouvement rela tif, l'une par rapport à l'autre,des particules de combustible, dans la zone de combustion,sauf les petits mouvements relatifs de cette zone qui résultent du processus de la combustion ou de l'alimentation de nouvelles particules de combustible.
A l'effet d'obtenir une libération maximum de chaleur dans l'espa- ce de combustion pour un taux donné quelconque d'alimentation d'air, il est désirable que les gaz de combustion, à ou près de la surface com buatible, aient la composition décrite plus haut.
Le contrôle de la pénétration moyenne de l'air dans le lit de combustible,indépendamment du taux d'alimentation en air,est nécessaire non seulement pour obtenir la composition désirée de gaz à un taux donné d'alimentation d'air, mais également pour maintenir cette composition lorsque le taux de combustion est modifié par modification ou changement du taux d'alimen tation d'air. Dans des unités de chauffage transportables, spécialement des générateurs de vapeur,il est important que l'on puisse effectuer des modifications larges et souvent rapides, dans le taux de combustion, et la présente invention permet de semblables modifications tout en maintenant la composition désirée de gaz de oombustion.
<Desc/Clms Page number 4>
La pénétration moyenne peut être contrôlée en ajustait de façon appropriée la vitesse et,ou l'angle sous lequel l'ait atteint la sur- face combustible,comme décrit dans la demande précitée. Conformément, las moyens d'entrée d'air peuvent être tels qu'ils permettent le con- trôle de la pénétration moyenne en ajustant,, indépendamment de la, va- riation dans la taux d'alimentation d'air, 161, vitosse à laquelle l'air atteint la surface combustible,ou bien ils peuvent comprendra une ou des entrées susceptibles de réglage angulaire,pour modifier l'angle que forme l'axe de l'ouverture d'entrée avec la surface combustible.
Dans ce dernier but,l'entrée ou chaque entrée peut être ménagée dans un organe tournant, avec l'axe de l'ouverture d'entrée formant un angle avec l'axe de rotation. Ainsi,en faisant tourner l'organe tournant autour de son axe,on modifie l'angle sous lequel le jet atteint la surface combustible.
Les moyens d'entrée d'air peuvent comprendre une entrée unique ou une multiplicité d'entrées dirigeant des jets d'air sur des portions différentes de la surface combustible. Dons la cas d'une multiplicité d'entrées;, chaque entrée ou bien des groupes différents d'entrées peu- vent avoir une alimentation d'air séparée,ou bien ils peuvent tous avoir une alimentation d'air commune. Dans la but de régler la vitesse à laquelle l'Air atteint la surface combustible,la section droite effec tive de la ou des ouvertures d'outrés peut être variable, ou bien les moyens d'entrée d'air peuvent être réglables pour modifier la distance de la ou des ouvertures d'entrée à la surface combustible.
Dans un agencement on peut prévoir une multiplicité d'entrées reliées à une alimentation d'air commune,et susceptibles d'être fermées et ouvertes séparément en vue de modifier la section droite d'ensemble des ouver- tures d'entrée. Avec pareil agencement, le nombre d'entrées en fonc- tionnement peut être modifié de manière à maintenir la vitesse désirée et la composition des gaz lorsqu'on modifia le taux d'alimentation d'air en vue de modifier le taux de combustion.
Par exemple, lorsqu'un nombre donné d'entrées sont en fonctionnement), une réduction ou un accroissement dans le taux d'alimentation d'air tend à réduire ou accroitre, respectivement, la vitesse de l'air émanant des entrées,et cette modification dans la. vitesse peut être contrecarrée en réduisant
<Desc/Clms Page number 5>
ou accroissant, respectivemet, la nombre d'entrées en fonctionnement.
Comme indiqué précédemment,une unité de chauffage construite con- formément à l'invention,possède un taux élévé de libération de chaleur par unité de poids ou de volume de l'appareil. Cet avantage peut être obtenu à un degré particulièrement élevé en utilisant, comme récipient à fluide,une chaudière mono-tube du type à alimentation forcée, c'ast à dire une chaudière qui est constituée par un serpentin à travers lequel de l'eau passe continuellement et est continuellement transfor- mée en vapeur,l'eau étant fournie par une alimentation forcée à une extrémité du tube et la vapeur se dégageant de son autre extrémité.
Pareille chaudière mono-tube est capable d'un grand débit de vapeur par rapport à son poids ou volume,et elle a l'avantage que son débit de vapeur peut être rapidement modifié. Ce dernier avantage peut être réalisé d'une façon très satisfaisante dans une unité de chauffage construite conformément à l'invention, en raison de la possibilité de réaliser des changements larges et rapides dans le taux de combustion.
L'alimentation de combustible à partir d'un réservoir à oombuati- ble,par exemple une trémie, aux moyens de support de oombustible,peut être réalisée par des moyens mécaniques,par exemple une sorte de pis- ton plongeur ou un transporteur à vis,ou bien par gravité avec ou sans l'aide de moyens mécaniques. Un agencement approprié est celui dans lequel le réservoir à combustible est monté au dessus,et communi- que directement avec les moyens de support de combustible,de sorte que le combustible atteint ce dernier par gravité.
Dans cet agence- ment,les moyens de support de combustible peuvent comprendre une entrée communiquant avec la sortie du réservoir à combustible,un plancher pour supporter le lit combustible,et une ouverture entre l'entrée et le plancher par laquelle une quantité limitée de combustible peut émerger latéralement sur le plancher et former par gravité un lit de combustible ayant une surface inclinée. Le réservoir à combustible peut être disposé latéralement aux moyens de support de combustible.
Alternativement,le réservoir à zombustible peut être agencé avec sa sottie placée directement au dessus du plancher des moyens de support de combustible, de manière à former une ouverture annulaire entre l'en- trée et le plancher,à travers laquelle une quantité limitée dé oombus-
<Desc/Clms Page number 6>
tible peut émerger radialement sur le plancher et former un lit de combustible ayant une surface libre en forme de cone. Avec ce dernier agencement. les moyens d'entrée d'air peuvent comprendra une multipli- cité d'entrées d'air disposées autour de la surface libre en forme de cone du lit de combustible,et propres à diriger une multiplicité de jets d'air sur différentes portions de la dite surface libre.
Le ou les tubes du récipient à. fluide peuvent être arrangée de toute manière désirée dans ou au voisinage de l'espace de combustion, mais avantageusement sous forme de serpentins. En plus d'être aménagée dans ou près de l'espace de combustion, le ou les tubes peuvent s'éten- dre pour une partie de leur longueur au voisinage de,ou à travers les zunes les moins chaudes de l'appareil. De cette façon,un échange de chaleur peut être employé pour déterminer le préchauffage diu fluide, par tranfert de chaleur à partir du combustible chaud ou des gaz de carneau,ou bien pour déterminer le refroidissement des cendres avant leur enlèvement.
Pour assurer que les gaz de combustion seront contrainte d'émerger de la même surface libre du lit de combustible,le réservoir à combus- tible et las organes délimitant les moyens de support du combustible peuvent être rendus étanches aux gaz.
Deux dispositions constructives de générateurs de vapeur transpor- tables conformes à. l'invention sont illustrées dans lee dessins anne- xés, sur lesquels.'
Fig.1montre une élévation en coupe d'une construction;
Fig.2 montre une élévation en coupe d'une autre construction;
et, Fig.3 est une coupe obtenue suivant la ligne 3-3 de la fig.2
Dans la construction représentée fig.1, le générateur de vapeur est supporté sur une assise ou châssis 10,grâce auquel le générateur peut être transporté comme un tout et monté en tout emplacement voulu de fonctionnement, et il comprend une trémie à combustible 11, une cuve 12 pourvue d'un plancher ou sole 13 pour supporter le lit de combusti- ble, des moyens d'entrée d'air comprenant un ventilateur 14 et un aju- tage 15,une chaudière muno-tube consistant en un serpentin 16 et 17, auquel de l'eau est fournie par un tube 18 à l'aide d'une pompe à dou- ble effet 19,
et dont la. vapeur est évacuée par un tube 30, ainsi qu'un moteur pour actionner le ventilateur 14 -et la, pompe 19.
<Desc/Clms Page number 7>
La combustible passe de la trémie 11, comportant une fermeture étanche aux gaz 22, sur une rigole formée par la portion inférieure 16 du tuba-chaudière en serpentin, sur la sole 13 de la cuve 12, de manière à former un lit de combustible 23 ayant une surface libre 24.
La cuve 12 est de dimensions telles qu'elle puisse contenir au moins la quantité de cendres produite par une charge de combustible, et la sole 13 est assemblée à charnière à la cuve de manière à pouvoir l'ou- vrir pour décharger les cendres. Lorsque la sole est fermée, elle rend la cuve étanche aux gaz.
L'ajutage 15 comporte une ouverture 25 à travers laquelle de l'air destiné à la combustion est dirigé sous forme d'un jet sur la surface libre 24 du lit de combustible 23. Pour modifier la section droite effective de l'ouverture de l'ajutage, on prévoit une languette 26 mobi- le en travers de l'ouverture par la rotation d'une tige filetée 27 ac- tionnée au moyen d'un bouton 28. pour faire varier le taux d'alimentation d'air, on prévoit une vanne ou soupape 29 dans une conduite 30 par laquelle l'air est fourni du ventilateur à l'ajutage. Si on le désire, des moyens peuvent être prévus grâce auxquels le réglage de la languette 26 qui est nécessaire pour maintenir une vitesse d'air donnée, s'effectue automatiquement lorsque des modifications sont apportées au taux d'alimentation d'air.
Dans ce but on peut utiliser,par exemple, les moyens décrits dans une demande de brevet de la demanderesse,de même date que la présente, pour: "Perfectionnements aux moyens pour contrôler l'alimentation d'air dans les fours et dispositifs de chauffage analogues".
L'eau est pompée d'un récipient 31, à l'aide de la pompe 19,dans la partie inférieure 16 du tube de chaudière qui,dans cette partie, est enroulé autour du lit de combustible. Dans son ascension à travers cette partie du tube, l'eau est chauffée par la chaleur rayonnante du lit de combustible. La partie supérieure 17 du tube de chaudière est enroulée dans le carneau 32 par lequel passent les gaz de combustion. après avoir émergés de la surface combustible 24. Une chicane 33 est disposée au-dessus du serpentin 17 de manière à dévier les gaz radia- lement vers l'extérieur entre les spires du serpentin 17, dans lequel l'eau est convertie en vapeur et,si on le désire, la vapeur est surchauf- fée.
Le tube chaudière, dans la partie 17, est de diamètre plus grand que dans la partie 16 afin de compenser dans une certaine mesure le
<Desc/Clms Page number 8>
plus grand volume spécifique de la vapeur comparé à. celui de l'eau.
Les gaz quittent finalement le carpeau 32 et sont évacués à travers une cheminée 34,
Pour le fonctionnement du générateur de vapeur ci-dessus, l'ouver- ture de l'ajutage est réglée au moyen de la languette 33 afin de don- ner la composition désirée de gaz pour un taux donné d'alimentation d'air, c'est à dire une composition de gaz de combustion, à ou près de la surface combustible, contenant de l'oxygène et des produits combus- tibles dans des proportions relatives requises pour leur transforma** tion pratiquement complète en produits de combustion complètement brû- lés.
Lorsqu'on désire changer le taux de combustion afin de modifier le débit de vapeur,le taux d'alimentation d'air est ajusté de manière correspondante à l'aide de la vanne 29 Cet ajustement tend à détermi- ner un changement correspondant dans la, vitesse avec laquelle l'air atteintla surface combustible 24,et ainsi à modifier la pénétration moyenne et la composition des gaz de combustion. Conformément, il eet également nécessaire d'ajuster l'ouverture de l'ajutage à l'effet de maintenir la vitesse désirée.
Dans la construction représentée dans les figa.2 et 3, le généra- tour de vapeur comprend une enveloppe externe 40 montée sur une embase ou chassie 10, une trémie à combustible 41 (dont une partie seulement} suit la partie inférieure, est représentée),montée centralement au des- sus de l'enveloppe 40 et comportant une sortie 42, à travers laquelle le combustible passe par gravité sur le plancher ou sole @ 43 de l'enveloppe,une chaudière mono** tube consistant en un tube conformé en serpentin 44,4,5 et 4,3,et une multiplicité d'ajutages 47 agencés radin- lament autour d'un lit de combustible 43 présentant une surface libre conique 49.
la combustible passe de la trémie 41,par la sortie 42, sur la solo 43 de l'enveloppe 40, de madière à former le lit de combustible 48 pré- sentant une surface libre conique 49 La trémie est pourvue d'une fer- meture étanche aux gaz (non représentée) de la, même manière quela trémie 11 dans la fig.l. D'une manière analogue.la sole 43 est @ssem- blée à charnière à l'enveloppe pour la, décharge des cendres,et s'appli que a l'enveloppe d'une manière étanche aux gaz lorsqu'elle est -fermée.
Du côté gauche de l'enveloppe sont montés un moteur 21,un ventila.-
<Desc/Clms Page number 9>
teur 14,une pompe 19 et un récipient d'eau 31 comme montré dans la fig.l,bien que ces pièces aient été omises de la fig.2. L'eau est pompée dans la sectio supérieure 44 du tube-chaudière en serpentin par un conduit 50. Elle quitte la section supérieure par un conduit .de liaison 51 menant dans une section inférieure 45, qui est enroulée autour du lit de combustible et de l'espace de combustion,et est con- duite de la section inférieure,à l'aide d'un tube de liaison 52, dans une section médiane 46 de laquelle elle est déchargée sous for- me de vapeur par le conduit 53.
Les ajutages 47 sont alimentés en air à partir d'une conduite d'alimentation d'air principale 54, à laquelle de l'air est fourni par un ventilateur tel que le ventilateur 14 représenté figol. Les ajutages 47 ne comportent pas de moyens pour modifier la dimension de leurs ouvertures,mais chacun d'eux est pourvu d'une vanne 55, afin de permettre de les mettre en et hors service indépendamment l'un de l'autre. De cette façon la section d'ensemble des ouvertures d'entrée en fonctionnement peut être modifiée pour maintenir une vi- tesse d'air désirée lorsque le taux d'alimentation d'air est modifié.
Le taux d'alimentation d'air à la conduite principale 54 est contrô- lé à l'aide d'une vanne 55.
Dans le fonctionnement du générateur,l'air destiné à la combus- tion est dirigé, à partir des ajutages 47, sous la forme de jets, sur différentes portions de la surface libre 49 du lit de combustible.
Les gaz de combustion émergeant de la dite surface passent en direc- tion ascendante entre les spires des sections en serpentins 46 et 44, et sont déchargés par un carneau 57. La vitesse d'air nécessaire pour produire la composition désirée de gaz,pour un taux donné d'ali- mentation d'air,est ajustée en mettant en marche le nombré voulu d'ajutages.Lorsque le taux d'alimentation d'air est modifié à l'aide de la vanne 56 à l'effet de changer le taux de combustion,le nombre d'ajutages en fonctionnement est également changé en fermant ou en ouvrant certaines des vannes 55,de manière que la section d'ensemble des ouvertures d'ajutages en fonctionnement soit propre à maintenir la vitesse d'air désirée pour le taux modifié d'alimentation d'air.
Lorsque le nombre d'ajutages en fonctionnement a été ajusté pour don- ner la vitesse d'air désirée à un taux fixé d'alimentation d'air.une
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
àà<atre méthode de réglage de la chaleur engendrée par le généra/leur, ot, db ill8.nièr0 cczrretpond.,ntm clu débit de sapeur, consiste à fermer oo plètf,:;;6nt par intervalles l'alimentation d'air à i'F1iôiEi de 111 V8.n- no E6, do sorte que de 1;1, chaleur 82t libérée du lit de combustible P EU' interciittenceà 8 i ntE:rvD,11 6F;, et pendant des périodep G..ppropri 8(:1[\ È, fournir 1 dabit de chaleur voulu.
Les irrégularités dcn8 le débit do vapeur, qui ont tendEtllC8 L se produire si l'alimentation d'Air e..st fermée pendant des périudeEj de longue durée9peuvent être évitéeB un #&rchsnt s un tpux d"air fixé plus réduit, avec une norcbre plus réduite dans une 'mesure correspOnd8nte, d'ajutages;, Brin de permettre de fermer l'alimentation d'air pendant des périoden plus courtes.
EMI10.2
REVENDICATIONS