Installation de chauffage à combustible liquide. La présente invention a pour objet une installation .de chauffage à combustible li quide, pouvant servir, par exemple, à un ,;chauffa.ge central" et être combinée à cet effet avec une chaudière d'un type quelcon que.
Cette installation est caractérisée par un réservoir duquel le combustible liquide est chassé vers un brûleur par de l'eau introduite sous pression constante au fond de ce réser voir, un thermostat influencé par la tempéra ture en un point chauffé de l'installation et adapté pour régler le débit du combustible vers le brûleur en fonction de cette tempéra ture, et un dispositif de réglage influencé par la. pression dudit. combustible entre ledit ther mostat et le brûleur et adapté pour régler l'arrivée de l'air au brûleur en fonction de cette pression et par conséquent en fonction du débit du combustible.
Cette installation peut comporter en outre un dispositif de sécurité agencé en vue de per mettre ou d'empêcher l'arrivée de l'eau sous pression dans le réservoir à combustible et par suite l'arrivée du combustible au brûleur suivant qu'un -clapet est déplacé dans un sens ou dans l'autre, tantôt à volonté au moment de l'allumage, tantôt automatiquement lors que le --chauffage devient normal, ou lorsqu'il s'arrête par extinction accidentelle -du brû leur,
ou lorsqu'une obstruction accidentelle provoque le retour .de la flamme vers l'exté rieur.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, une forme d'exécution -de l'instal lation de -chauffage faisant l'objet -de l'inven tion, cette installation comportant un disposi tif de sécurité du genre ci-dessus mentionné et présentant en outre diverses particularités de construction qui seront décrites ci-après.
La fia. 1 est une vue d'ensemble schéma tique -de l'installation; La fig. 2 représente le brûleur en coupe verticale longitudinale; La fig. 3 est une coupe verticale du .dis position -de sécurité; Les fig. 4 à 7 montrent schématiquement diverses phases du fonctionnement de -ce -dis positif; La fig. 8 est une coupe verticale du ther mostat.
L'installation représentée comporte une chaudière 1, par exemple une chaudière de chauffage central, chauffée par un brûleur logé dans un corps 2. Ce brûleur est alimenté par du mazout venant d'un réservoir 3, d'où il est chassé par l'arrivée, au fond -de ce réser voir, .d'eau provenant .d'une canalisation de ville 4.
Cette eau passe, avant d'arriver au ré servoir 3, par un dispositif 5 de type quel conque propre à abaisser sa pression et à la rendre constante, et par un dispositif -de sécu rité 6 qui sert à assurer la sécurité en -cas d'extinction, d'obstruction accidentelle, etc., et qui sera décrit plus loin.
Le mazout chassé du réservoir 3 passe par un thermostat 7 ré glant le débit -du mazout et par un .dispositif de réglage 8 servant à régler l'admission d'air au brûleur, puis il arrive à un bec 9 placé à l'entrée d'un gueulard 10 (fig. 2); il sort de ce bec à l'état grossièrement pulvérisé et sous une pression ne dépassant pas 1 kg par cm@, se mélange avec l'air qui arrive par une tubu lure 11 et par des fentes 12, et la flamme ré sultant de sa combustion pénètre dans la chaudière en 13.
14 .désigne un tuyau avec robinet 15 servant à remplir le réservoir 3 avec du ma zout provenant de l'extérieur et 16 désigne un tuyau avec robinet 17 servant à vider l'eau de ce réservoir et à la conduire à un égout 18.
Le corps .2 -du brûleur, représenté en fig. 2, comporte une enveloppe .cylindrique composée d'une chemise intérieure 19, d'une gaine calorifuge 20, d'une chemise d'eau 21 et d'une chemise extérieure 22. La chemise creuse 21 est reliée en bas et en haut à la chaudière 1, -de façon qu'une partie de l'eau du chauffage central y circule en dérivation. La gaine calorifuge 20 évite que cette che mise d'eau ne refroidisse trop l'intérieur du brûleur, -ce qui nuirait à la gaz 6eification -du combustible et au réchauffage de l'air .de combustion.
Le gueulard 10, de forme biconique, en métal réfractaire capable de. supporter des tem pératuresélevées, a une inclinaison telle que le mazout ne puisse accidentellement s'y ras sembler mais s'écoule complètement dans la chaudière.
L'admission de l'air nécessaire -à la com bustion se fait de la façon suivante: A l'entrée du mazout. dans le gueulard 10, une certaine quantité -d'air est admise en même temps, suivant les flèches F.
Cette première admission d'air, outre qu'elle concourt à amorcer la combustion, a pour effet -de centrer et de limiter le cône de pulvérisation, de perturber le noyau central @de celui-ci et de refroidir l'orifice 31 du bec 9 et l'entrée du gueulard. Ce refroidissement "décolle" la flamme du bec, évitant ainsi que le mazout ne brûle dès la sortie .de celui-ci, ce qui aurait pour effet .de produire sur le bec des dépôt charbonneux ou bitumineux.
De l'air est, d'autre part, admis dans le gueulard, après avoir passé -dans l'espace an nulaire 43 régnant entre .ce gueulard et la chemise intérieure 19 -du corps.
L'admission dans l'espace 43 se fait par la tubulure 11, qui peut être placée, suivant les qualités de mazout, à l'une ou l'autre des extrémités du ,corps 2.
Dans l'espace 43, l'air ainsi admis est réchauffé par le rayonnement de la paroi du gueulard et de toute la masse interne du brû leur. L'admission d'air chaud dans le gueu lard par les fentes 12 assure le mélange in time des gaz ainsi que la gazéification et la combustion complètes du mazout.
Ces fentes sont ménagées par découpage et déformation de la paroi -du gueulard et sont dirigées tangentiellement à sa surface et obli quement par rapport à l'axe du gueulard, de façon à diriger tangentiellement l'air entrant et à imprimer aux gaz un mouvement héli- -coïdal qui en assure un brassage parfait et évite la percussion constante et régulière en un même point des gouttelettes de mazout qui produiraient du coke.
Cette admission ,continue la combustion et assure l'échauffement intense de la paroi du gueulard et, par rayonnement, -celui de la chemise intérieure du corps du brûleur, de sorte qu'il règne dans la chambre 43 une tem pérature de régime élevée.
A l'intérieur des fentes 12 sont disposées des languettes trans versales 44 qui ont pour effet -de réduire le pas de la trajectoire hélicoïdale des fluides en combustion. Les directions des lèvres des fentes 12 peuvent être -déterminées de façon que cette trajectoire soit dextrorsum dans une partie du gueulard et senestrorsum dans l'au tre, ou de même sens d'un bout à l'autre, soit de même sens que le mouvement hélicoïdal du jet sortant du bec 9, soit de sens inverse.
Le nombre et l'emplacement de ces fentes seront choisis clé façon que les courants gazeux soient particulièrement rapides au contact -des parties du gueulard où les dépôts -de coke au raient plus particulièrement tendance à se for mer. La conigiité et les proportions du gueu lard doivent d'ailleurs être étudiées suivant la nature du combustible employé.
La forme biconique .du gueulard est calcu- ke pour assurer le bon fonctionnement.
La forme divergente de la première por tion évite, dans la région dont la température est insuffisamment élevée, le contact entre la paroi du brûleur et les particules -de mazout, -contact qui risquerait de produire un dépôt cle coke.
La tubulure d'admission d'air 11 est mu nie d'un clapet de réglage 145 automatique ment commandé -de telle façon que le débit d'air soit, à tout moment, en propor tion convenable avec celui de mazout, ce qui assure, à tous les régimes, les conditions optima de combustion. A cet effet, le mazout passe dans le dispositif de réglage 8 consistant en un dispositif manométrique qui commande le clapet 145, -de façon à en faire varier convenablement le degré d'ouver ture en fonction de la pression du mazout.
Le dispositif de sécurité 6, placé sur un côté (lu brûleur, sert comme il a été dit ci dessus à contrôler l'arrivée de l'eau au réser voir 3, afin de provoquer ou d'interrompre l'alimentation en mazout du brûleur. Il com porte une boîte à clapet 45 (fig. 3) pourvue d'une tubulure d'entrée 46 et d'une tubulure de sortie 47 qui -communiquent respectivement avec deux chambres 48 et 49 séparées par un siège de clapet 50. Ce siège peut être obturé alternativement par deux clapets 51, 52 soli dairesd'une même tige 53 fixée au fond 54 de la chambre 48, fond qui est mobile et réuni par un soufflet 55 au fond opposé portant le siège fixe 50.
La chambre 49, reliée au réservoir 3 par la tubulure 47, communique par un autre siège de clapet 56 avec une chambre 57 qui est reliée à l'égout 18 par un tuyau d'évacua- tion 58. Sur l'orifice de ce siège un clapet 59 est normalement appuyé par un fort ressort 60, mais ce -clapet est évidé et pourvu d'ori fices latéraux 61, de sorte qu'il ne ferme la chambre 49 que si son évidement est lui-même obstrué par un clapet auxiliaire 62 qui peut passer avec jeu à travers le siège 56 et, qui est relié élastiquement au clapet double 51, 52;
à cet effet, une chambre 63 est ménagée dans le clapet 51 et la tige du clapet 62 porte un renflement 64 qui est engagé entre un re bord 65 de cette chambre et un ressort 66 moins fort que le ressort 60.
La commande de ces clapets 51, 52, 59, 62 est obtenue par les moyens suivants: 67 -désigne un .soufflet dont un fond 68 est relié rigidement à la boîte 45 par une douille 69 et dont le fond mobile 70 porte une tige 71 ayant son extrémité librement enga gée dans un trou borgne -de -la tige 53.
Ce soufflet est relié par -des tuyauteries 72, 73 à deux capsules 74 et 75 dont l'une est placée à l'intérieur de la chambre à feu -de la chau dière let la, seconde dans la tubulure 11 4'en- trée d'air;
ces capsules, ainsi que les tuyaux 72, 73 et le .soufflet<B>67,</B> sont remplis d'un li quide 76 qui, en s'échauffant et se vaporisant en partie, obligera le fond mobile 70 avec la tige 71 de se déplacer dans le sens de la flèche I', et de pousser ainsi la tige 53 -de façon que le clapet 52 s'approchera ,du siège 50 et pourra obturer. Sur la tige 71 est montée librement une came 77 munie d'une poignée 78 qui passe à travers une fenêtre 79 -de la douille 69 et qui peut être déplacée de la position verticale haute (fig. 4) à la position verticale basse (fig. 7) et vice versa.
Sur une de ses faces, cette came porte des rampes 80 ou dents de loup coopérant avec des rampes correspon- dantes 81 portées par le fond mobile 54 et sur la face opposée elle porte une saillie à rampe hélicoïdale 82 qui -coopère avec un bos sage fixe 83 solidaire d'une cloison 84 montée dans la douille 69.
Lorsque la chaudière est froide ainsi que le liquide 76 -des capsules 74-75, le soufflet 67 est contracté, tandis que le soufflet 55 soumis à la pression .de l'eau en charge est dis tendu (fig. 3); l'ensemble des organes mobiles 70, 71, 77, 53, 52, 51, 62, 59 occupe la posi tion de fin de -course vers la gauche -du -des sin: le siège 50 est obturé par le clapet 51 et l'eau en charge ne peut passer -d$ la cham bre 48 à la chambre 49, de sorte que l'expul sion du mazout hors du réservoir 3 est sus pendue.
Aucune pression ne subsiste dans ce réservoir -du fait que la chambre 49 -commu nique alors avec l'égout par la cavité .du cla pet 59, ses trous latéraux 61 et la tubulure 58.
La poignée 78 est alors retenue à la posi tion horizontale du fait que la saillie 82 re pose sur le bossage fige 83.
Lorsqu'on veut allumer le brûleur, on échauffe le bec 9 au moyen -d'un dispositif de chauffage auxiliaire non représenté (lampe à alcool, résistance électrique, etc.) et on pro voque l'arrivée -de l'eau en charge dans le ré servoir 3 -en relevant la poignée 78 presque verticalement.
Par suite -de la rotation -de la came 77 entre le bossage 83 et les rampes 81, le fond 54 est repoussé vers la droite avec les clapets 51, 52 (fig. 4) d'une quantité telle que l'orifice du siège 50 laisse passer l'eau en charge de 48 en 49; en même temps, le clapet 62 vient obturer la cavité du clapet 59, sans éloigner -cependant -celui-ci du siège 56 parce que la pression de l'eau et la poussée,du res sort 66 ne suffisent pas pour faire céder le ressort 60;
par suite, la pression dans la chambre 49 et dans le réservoir 3 s'égalise avec celle régnant dans la chambre 48 (à la charge hydrostatique près) et le mazout. est refoulé du réservoir 3 au brûleur 9 à travers le thermostat 7 et le dispositif de réglage 8, comme il a été expliqué.
Le brûleur étant. allumé, le liquide de la capsule 74 se dilate au bout -de quelque temps à tel point que l'extrémité -de la tige 71 finit par pousser légèrement la tige 53 vers la droite (fig. 5); les clapets 51, 52 laissent tous deux l'orifice du siège 50 libre pour le pas sage de l'eau; d'autre part, la came 77 n'étant plus serrée entre le bossage 83 et les rampes 81, revient sous le poids de la poignée 78 à la position de la fig. 3, sa saillie 82 reposant de nouveau sur le bossage 83, mais plus près de l'arête de celui-ci.
L'appareil reste -dans cette position tant qu'il ne se produit pas d'incident, la pression -de l'eau restant régularisée par le -détendeur 5, le débit du mazout étant réglé par le ther mostat 7 et l'entrée,de l'air en 11 régularisée par le dispositif 8 en fonction @du débit du ma zout, @d.e sorte que toutes les conditions favo rables à la combustion continue et constante du mazout sont assurées automatiquement.
Si cependant la flamme vient à s'éteindre accidentellement, la chambre à feu de la chau- ,dière et par suite la capsule 74 se refroidissent immédiatement et le soufflet 67 se contracte; la pression de l'eau dans la chambre 48<B>dé-</B> place aussitôt le fond 54 vers la gauche (fig. 6), entraînant ainsi tout le système mo bile .de façon que le clapet 51 vient ,de nou veau s'appliquer sur le siège 50 et que le cla pet 62 se dégage du clapet 59.
Il en résulte que l'arrivée de l'eau en -charge au réservoir 3 est interrompue et que toute pression dans celui-ci est. supprimée du fait -de sa mise en communication avec l'extérieur par 47, 49, 61, 57, 58. L'arrivée du mazout au brûleur est par conséquent absolument arrêtée jusqu'à ce qu'on remette l'installation en fonctionnement en relevant la poignée 78 et en allumant de nouveau le brûleur.
Une autre cause de dérangement consiste dans l'obstru-otion accidentelle de la cheminée ou du brûleur pendant la. marche, sans extinc- tion,de la, flamme. Dans ce cas, les gaz en combustion refluent à l'extérieur par la tubu lure 11 et échauffent immédiatement la cap sule 75.
Il s'ensuit une dilatation supplémen taire du liquide 76 et le soufflet 67 s'allonge à tel point (fig. 7) que le clapet 52, repoussé par la tige 71, vient à sou tour obstruer l'ori fice du siège 50 et coupe ainsi l'arrivée d'eau au réservoir 3, d'où arrêt. de l'alimentation en mazout; en même temps, le ressort 66, com primé à bloc, a repoussé le clapet 59 à l'en- .contre du ressort 60, de sorte que le réservoir 3 est mis en communication avec l'extérieur par 47, 49, 57 et 58, -ce qui supprime toute persistance temporaire & l'alimentation;
en outre, la came 7 7 a elle-même été repoussée par un épaulement 71c de la tige 71, de sorte que sa saillie 82 s'est échappée du bossage 83 et. qu'elle a pivoté sous le poids -de la poignée 78; son retour vers la gauche est alors em pêché par le bossage 83 lui-même .contre le quel s'appuie la rampe de la saillie 82, de sorte que tout l'ensemble mobile est bloqué à fin de course vers la droite et que l'extinction du brûleur et le refroidissement -des capsules 7.1, 75 ne peuvent avoir pour effet de rétablir le passage de l'eau en charge ni l'alimenta tion en mazout.
Pour remettre l'appareil en marche, il suf fira de relever la poignée 78 d'environ un demi-tour (,fi-. 7) et -d'allumer de nouveau le brûleur.
Ainsi qu'il a été dit précédemment, le mazout, avant d'arriver au bec pulvérisateur, passe par le thermostat 7 (fic. 1 et 8) qui maintient automatiquement l'installation à un régime déterminé, et qui permet -de faire va rier ce régime à. volonté. :Ce thermostat, sou mis à l'action de la. .chaleur produite par le brûleur en un point quelconque de l'instal lation, par exemple dans la -chaudière comme représenté, réduit ou annule automatiquement l'admission du mazout quand la température en ce point excède une limite déterminée, d'ailleurs réglable.
Ce thermostat comporte un tube 85, con tenant un liquide 86 dont le coefficient de -di- latation thermique est convenablement choisi, et plongeant dans l'eau de la chaudière 1.
Sur un côté d'un bouchon 87 du tube 85 est fixé un soufflet 88 au fond duquel est fixée une tige axiale 89 traversant le bouchon 87.
A l'extrémité de la tige 89 est vissé un poussoir 90 au moyen duquel on peut, en le vissant ou le dévissant, faire varier la lon gueur utile de la tige et, par suite, le régime de l'installation ainsi qu'il sera expliqué ei- après.
Le poussoir 90 est mobile dans un carter 91 fixé au bouchon 87, et agit sur une tige 92 qui traverse une paroi transversale 93 du -carter et se termine par un pointeau 94.
L'étanchéité du joint entre la tige 92 et la paroi 93 est assurée par un soufflet 95 soudé d'une part à l'une de ses extrémités sur la pa roi transversale 93 et, d'autre part, à la tige- pointeau 92.
Le pointeau 94 coopère avec un trou 96 percé dans le fond d'un soufflet 9 7 fixé à un couvercle 98 -du carter 91.
Le mazout amené par un conduit 99 est introduit dans le soufflet 97 par une tige axiale 100 convenablement perforée. Un con duit 101 -de départ du mazout -débouche dans l'espace 102 existant entre le carter 91 et le soufflet 97.
La tige<B>100</B> forme butée pour limiter le mouvement de contraction du soufflet 97; elle est perforée, à son extrémité, pour ne pas obturer le trou 96 quand elle porte sur le fond du soufflet. Le mouvement d'extension,de ce dernier est limité par butée de son fond sur la paroi 93.
En régime normal, le thermostat occupe une position telle que celle figurée. .Si la tem- pérature de l'eau dans la chaudière augmente, la tige 92 est déplacée vers l'extérieur, en sorte que le pointeau tend à étrangler l'orifice de passage 96 du mazout, la pression en aval du soufflet 97 diminue, ce soufflet sollicité par l'excédent de pression intérieure sur son fond mobile s'allonge, entraînant l'orifice 96 vers le pointeau 94 qu'il coiffe brusquement et sans position .d'équilibre possible.
Le ré- tablissement de la circulation -du mazout quand la température de l'eau dans la chau dière baisse s'effectue quand, la tige 92 s'a baissant, le fond mobile -du soufflet 97 est ar rêté dans sa course par le fond 93, l'orifice est découvert et l'égalité -de pression est rétablie en aval comme en amont -de 94. Le soufflet 97 retourne donc par élasticité buter contre la tige 100.
Pour éviter l'extinction complète du brû leur quand l'orifice 96 est obturé, il est prévu un by-pass 103, réglable au moyen d'une<B>vis</B> pointeau 104, qui fait communiquer directe ment 99 et 102 et permet la marche en veilleuse du brûleur, de sorte que le fonction nement normal de ce dernier reprend automa tiquement quand l'orifice 96 est ouvert. à nou veau.
Pour les gros brûleurs, on prévoit l'emploi, au lieu -de ce by-pass, -d'un gueulard auxi liaire fonctionnant toujours à pleine pression et, quand le thermostat fonctionne, il coupe complètement l'arrivée de mazout au gueulard principal.