Dispositif <B>de foyer à soufflage forcé.</B> La présente invention a pour objet. un dispositif de foyer à soufflage forcé.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte servant à l'alimen tation en air comburant, une paroi extérieure délimitant. cette enceinte, un orifice d'admis sion d'air prévu dans cette paroi, un venti lateur à hélice débitant à travers ledit orifice d'admission d'air, les pales .d'hélice étant cons truites selon le principe de circulation de la théorie des profils d'ailes et. présentant. une largeur qui va en décroissant vers les extré mités libres des pales, un moyeu formant la partie centrale de l'hélice précitée et.
solidaire d'une pièce de guidage centrale, ce moyeu et cette pièce de guidage formant un ensemble aérodynamique présentant un diamètre qui est une fraction importante du diamètre de l'hélice, et un manchon monté coaxialement autour de l'hélice précitée.
On sait que la construction de pales d'hé lices selon le principe de la circulation con siste à déterminer, pour une pale., la. gran deur dite circulation dans la théorie de la dynamique des fluides, à partir -de la quan tité de fluide à débiter, de la puissance dis ponible à une certaine vitesse de rotation .de l'hélice, et du nombre de pales choisi. On assu mera alors une répartition raisonnable de la circulation le long de la pale représentée par son axe radial, ce qui permet d'établir, en grandeur et en direction, la vitesse du fluide en chaque point de cet axe.
Ayant dessiné le contour de la pale et choisi son profil parmi ceux dont on connaît. les coefficients de poussée et de traînée en fonction de l'angle d'attaque, on pourra calculer pour chaque section de la pale le coefficient de poussée né cessaire pour obtenir, à la vitesse connue du courant de fluide par rapport à la pale en cet endroit, la circulation déjà déterminée, et relever l'angle d'attaque auquel ce coefficient de poussée est produit.
En plagant le profil de pale à cet. angle d'attaque par rapport à la direction relative connue du courant, on aura complètement déterminé la section de pale considérée et., en procédant de même pour toutes les sections, la configuration de la pale entière. On sait que cette méthode de construction mène à des formes de pales sen siblement différentes de celles obtenues par la méthode classique qui consiste à déterminer les angles d'entrée et. de sortie des pales en supposant que celles-ci guident intégralement le courant de fluide.
Par une enceinte d'alimentation en air comburant, on comprend une chambre dans laquelle règne une pression supérieure à la pression atmosphérique et d'où l'air est fourni au foyer, sur la grille, à la cornue ou à un brûleur. D'une faon générale, cette chambre présente une forme voulue quelconque, sui vant le type de la. chaudière.
Cette chambre peut servir éventuellement à l'alimentation de plusieurs grilles ou brû leurs. Elle peut. présenter des dimensions im- portantes, comme dans le cas dit tirage forcé système Howden pour chaudière Scotch, ou des dimensions très réduites, comme dans le cas -de brûleurs à gaz, à combustible liquide ou à charbon pulvérisé, brûleurs comprenant une admission d'air individuelle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est. une vite de face d'une chau mière Lancashire munie d'une forme d'exé cution du dispositif de foyer à soufflage forcé faisant l'objet de l'invention.
La. fig. 2 est une vue en coupe horizontale de la ,soufflerie employée dans la. fig. 1 et qui comprend un élément réducteur courbe.
La fig. 3 est une vue en perspective se rap portant à une deuxième forme d'exécution. La fig. 4 est une vue partie en coupe hori zontale et partie en plan de la forme d'exé cution selon la fig. 3.
La fig. 5 est une vue de face d'une chau dière Scotch à combustible liquide, compro- nant un système de tirage du type Howden et une forme d'exécution du dispositif de foyer à soufflage forcé selon l'invention.
La fig. 6 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution du dispositif, dont. l'hélice est munie de deux séries de pales.
La fig. 7 est une coupe verticale d'une forme d'exécution -du dispositif de foyer à soufflage forcé, en combinaison avec un seul brûleur à combustible liquide.
La fig. 7n est. un détail de la fig. 7, à. plus grande échelle.
La fil-. 7b est une coupe transversale selon la ligne VII-VII de la fig. 7a.
La fig. 8 est une coupe verticale d'une autre forme (l'exécution du dispositif de foyer selon l'invention.
La fig. 9 est une vue d'élévation de la forme d'exécution selon la fig. 8.
La fig. 10 est. une perspective isométrique d'une autre forme d'exécution.
La fig. 11 est une vue antérieure d'une autre forme d'exécution.
Les fi-. 1.2 à 17 sont des coupes schéma tiques de différents systèmes de canaux que peuvent présenter des formes d'exécution du dispositif afin de contrôler efficacement le soufflage.
La fig. 18 ea une coupe schématique de la paroi avant d'une chaudière comprenant une porte de fot-er et. une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, contrôlée de la manière montrée dans les fi-. 12<B>à 17,</B> des moyens étant. prévus pour empêcher une sortie de flammes lors clé l'ouverture d'une porte.
Dans la forme d'exécution des fi-.<B>1</B> et '2, une enveloppe de soufflerie 6 est munie d'une lunette d'admission 7 recouverte de tissu mé tallique 8. Dans cette enveloppe se trouve monté un ventilateur comprenant un moteur 2 et. une hélice 1. Ces organes sont fixés à l'aide d'un manchon 3, dans lequel le mo teur 2 est as>ujetti au moyen de boulons 1.
Le manchon 3 est fixé à l'enveloppe 6 au moyen de nervures 5. L'hélice 1 est disposée au voisinage immédiat de l'ouverture prévue dans une bride de fixation 11 d'un raccord 10 qui relie l'enveloppe 6 à. une paroi 9 délimi tant, avec le raccord 10, l'enceinte d'admis sion d'air. Le raccord 10 constitue un élément réducteur qui petit être soudé à la paroi 9 ou fixé de toute autre manière appropriée.
L'élé ment 10 est d'une longueur jute suffisante pour pouvoir dévier le courant d'air fourni par le ventilateur à un angle aigu d par rap port à la. paroi 9, en un courant dirigé à angle droit par rapport à cette paroi lorsqu'il entre dans l'enceinte délimitée par cette paroi. Le ventilateur est donc rapproché autant que possible de l'orifice d'entrée de l'air dans cette enceinte.
Les pales d'hélice du ventilateur 1 sont construites selon le principe de circulation (le la. théorie des profils d'ailes, et. la largeur des pales va en décroissant vers les extrémité libres. Le moyeu la de l'hélice se prolonge en une pièce de guidage lb, et le moyeu et cette pièce de g2iidage\forment un ensemble d'un profil aérodynamique et ayant un dia mètre qui est une fraction importante (lu dia mètre de l'hélice.
Dans le raccord 10 sont montées clés lames de guidage 12. Ces lames peuvent être montées de faeon à être réglables et peuvent être actionnées depuis l'extérieur comme in- cliqué par le pointillé 27. 13 désigne une sou pape pour contrôler ou obturer la. sortie de la soufflerie. Cette .soupape peut être réglée de puis l'extérieur à l'aide d'un mécanisme com prenant une bielle 16 reliée à pivot, par une extrémité, à la soupape 13 et., par l'autre extrémité, à un levier coudé 14 monté sur un arbre 1:5 sur l'extrémité extérieure duquel est fixé un bras de manivelle 26 à poignée 20, 21.
Une rigole ou chute 23, permettant l'év a- cuation des cendres ou des scories après ouver ture de la porte de foyer 40, règne au-dessus de l'élément rédacteur 10. La. hauteur de cette chute au-dessus du plancher de la chaufferie est. prévue de façon qu'une brouette ou un dispositif de transport, analogue puisse se placer au-dessous de la chute.
'_'4 désigne tome porte de cendrier amovible. Dans la forme d'exécution selon les fic. 3 et 4, l'angle entre l'axe de ventilateur et la paroi 9 est de 900.
Comme montré dans la fig. -1, l'organe 10, dit réducteur, et qui dans une autre forme d'exécution pourrait être entièrement. sup primé, pénètre dans la boite à vent. Ceci signifie qu'une faible distance seulement sé pare le ventilateur de la, paroi 9. Un écran protecteur 37 constitue l'enveloppe -de cette partie avancée du dispositif.
Toutefois, une telle forme d'exécution ne peut. être adoptée pan. mesures particulières que si la tempéra ture. dans la. boîte à vent n'est pas suffisam- ment- élevée pour que le ventilateur risque d'être endommagé. Ceci est le cas dans la forme d'exécution selon la fig. 5, où le venti lateur 27 est fixé à la, boite à vent d'une chau dière '#'-',eoteh avec système de tirage du type Ilowden.
Des lames de guidage 30 sont disposées clans l'espace intermédiaire 28 conduisant à des brûleurs 29, clans le but de régler le cou rant. d'air et. sa. vitesse et. de réduire la résis tance.
Selon la fi;-. 6, l'hélice du ventilateur est munie de deux séries de pales 1 et 1' afin de fournir une pression relativement élevée. Ici également l'hélice est. située à proximité im médiate de la bride de liaison 11 de l'élément réducteur 10, et au voisinage de l'orifice d'ad mission d'air dans la. paroi 9.
Les pales d'hé lice sont auissi construites selon le principe de circulation de la théorie des profils d'ailes, la largeur des ailes décroissant vers l'extérieur, et le moi-eu la :de l'hélice avec la. pièce de guidage lb forment un ensemble aérodyna mique d'un diamètre qui est tune fraction im portante du diamètre de l'hélice.
Des pales complémentaires fixes 41 et 42 sont disposées entre et derrière les rangées de pales 1 et 1'. De plus, des pales 30 sont pré vues dans l'élément réducteur 10. Ces der nières servent à guider l'air. L'élément ré ducteur est relié directement à. la chambre de réchauffage 28' d'un réchauffeur d'air comportant des tubes 28". Dans cette va riante, le ventilateur est commandé par une turbine 2' de faibles dimensions et de cons truction simple.
La forme d'exécution de la fi-. 7 com prend une hélice de ventilateur munie de deux rangées de pales 1 et<B>Y</B> et commandée par une simple turbine 2'. L'hélice est mon tée à. rotation autour d'un brûleur 29 à com bustible liquide. Elle est construite selon le principe de circulation de la théorie des profils d'ailes; les pales d'hélice présentent une largeur qui diminue vers l'extrémité libre des pales, et le moyeu 1a, de l'hélice et sa. pièce de guidage lb forment un ensemble aérodynamique dont le diamètre est. une fraction importante du diamètre de l'hélice.
Dans cette forme d'exécution, l'élément réducteur 10 est solidaire du carter 6 de la soufflerie. Un cubage complémentaire 42, :situé entre le moyeu et le carter 6 disposé à l'intérieur de l'élément réducteur 10, est soli daire d'aubes de guidage particulières 30 et d'un a.ubage 30' du brûleur proprement. dit. Le brûleur 29 est du type dit. atomiseur. Le combustible liquide est amené sous pression par un espace annulaire 45 compris entre des tubes 46 et 47. Le combustible pénètre dans un espace annulaire 2a par des orifices 48 (fig. 7a).
De là il est refoulé à travers des forages tangentiels 49 dans une chambre de tourbillonnement 50. Dans cette chambre, le combustible se déplace vers le centre en sui vant des trajets particuliers, avec une vitesse constamment croissante, tandis qu'une partie de ce combustible s'écoule en retour à tra vers un canal central 47. On obtient ainsi un tourbillon creux. Le combustible liquide quitte l'orifice 51 de l'ajutage sous la forme d'une fine nappe à vitesse tangentielle élevée et s'enflamme sous la forme d'un cône de combustible 52 fortement atomisé (voir fig. 7a., 7b).
Le combustible liquide en retour quitte le canal 47 à l'arrière .de l'injecteur par un forage 53 et une soupape 54.
Le combustible liquide est amené à. l'in jecteur en 55, par un forage 56.
Le fonctionnement d'un tel injecteur atomiseur est optimum lorsque de l'air secon daire est fourni à la zone voisine du sommet du cône de combustible.
Le passage de cet air secondaire empêche la formation de dépôts de cendres et de ré sidus à proximité de l'embouchure 51 de la tuyère. A cet effet, on prévoit des canaux à air en dérivation 57, qui relient le canal de sortie d'air de la soufflerie à un espace d'air annulaire 58 formé par le tube 46 et le tube 59 dont le bord extrême 60 converge vers l'intérieur, de façon à guider l'air secon daire vers l'endroit voulu. Le passage à tra vers les canaux 57 est contrôlé par une sou pape annulaire 65.
Deux; séries concentriques d'aubes 30 et 30', cintrées suivant des .directions diffé rentes, sont montées dans le canal de sortie d'air de la soufflerie, de telle manière qu'elles déterminent des courants d'air qui tournoient dans des directions opposées. Ces courants se mélangent à proximité du cône de combustible de façon à former une masse d'air très turbulente et. cependant constituée de telle sorte que, dans la zone de sortie, la pression se trouve uniformément distribuée.
Une soupape annulaire 61 sert à régler la quantité d'air fournie au brûleur. L'air peut être froid ou réchauffé. Cette soupape contrôle le canal d'entrée d'air 62 et un orifice 63 d'un conduit de dé rivation ou de court-circuit 64.
Ce mode de réglage très efficace sera. ex posé dans la suite lors de la, description des fig. 12 à 17, notamment de la, fig. 16. Cette forme d'exécution, peut également être adap tée, avec, de légères modifications, aux brû leurs à gaz et à charbon pulvérisé.
Dans la. forme d'exécution selon les fig. 8 et. 9, l'enveloppe 6 est montée sur l'avant d'une chaudière aquatubulaire comprenant une grille 34 et deux portes de foyer 40. L'élément réducteur 1.0 est monté dans la paroi avant du cendrier commun 33. LTne soupape 13', qui présente la. forme d'une ja lousie à. lames mobiles, est. réglable au moyen d'un dispositif de commande indiqué sché matiquement en 32. En 6' on a indiqué en pointillé une autre possibilité de montage d'une soufflerie, à, savoir, dans la paroi la térale du cendrier ou de la boîte à vent<B>33-</B> <B>35</B> désigne le foyer commun.
Deux portes de cendrier 36 sont. prévues à l'avant de la chaudière. Ces figures mon trent en outra que la soufflerie peut être montée à. volonté sur chacune des parois de la. boite à vent. Lorsqu'il est fait usage de plusieurs souffleries, celles-ci peuvent. être montées sur différentes parois de la boîte à vent.
Dans la forme d'exécution de la fig. <B>10,</B> l'angle d précité est. égal à. 0 , c'est-à-dire que l'axe du ventilateur est parallèle à l'avant de la chaudière ou au plan de jonction. L'élé ment réducteur 10 a été établi en consé quence. On prévoit un couvercle 39 qui per met l'injection, et une porte de cendrier 24.
Ici également, la chute pour les scories est désignée par 2Ô et l'enveloppe du ventila teur par 6.
L'ensemble du dispositif est monté sur une plaque-couverele 9 destinée à un trou de cendrier.
La fig. 11 montre une forme d'exécution combinée pour chaudières ayant deux car- neaux. Une soufflerie unique est prévue pour les deux chaudières. L'élément réducteur 1.0 petit être considéré comme une combinaison de deux éléments distincts 10.
Toutes les figures montrent clairement que le ventilateur est du type à. moyeu fuselé dont le diamètre est une fraction importante du diamètre de l'hélice, tandis que les pales ont. été eonst.ruites conformément. au prin- eipe de circulation de la théorie des profils d'ailes. La. largeur des pales décroit du inoveu vers les extrémités.
.Le ventilateur n'est séparé que par une faible distance radiale d'un manchon de carénage coaxial. de longueur réduite. lie nombre de tours est. choisi de Tacon à éviter des bruits inutiles.
Les fi-. 12 à. 17 représentent schéma- tiquetnent\la manière dont le ventilateur de différentes formes d'exécution dut clispositif selon l'invention peut être réglé d'une ma nière très efficace.
.jusqu'à présent, le réglage de tels venti lateurs consistait à modifier le nombre de tours ou à étrangler les conduits à air au moyen d'une soupape ou d'un organe de ré <B>glage</B> analogue.
Ces deux modes de réglage présentent. de sérieux inconvénients, qui se traduisent par le fait. que l'opération de réglage exerce un effet défavorable sir le rendement.
Les constructions selon les fig. 12 à 1.7, dont la réalisation pratique peut faire l'objet de nombreuses variantes, sont. toutes caracté- risées par un canal de dérivation ou de court-circuit 64.
Dans les fig. 12 et 13, le canal 64 relie les côtés aspiration et refoulement, 66 et 67, cru canal de soufflage 70.
Il est fait usage d'une soupape rotative 68, comme montré dans la fig. 1.2.
Cette soupape est disposée de telle ma nière que la quantité d'air aspirée par le ventilateur (donc, par exemple, la quantité < l'air qui traverse la section de passage a du canal 70j petit être divisée en deux parties: une partie pénétrant dans le canal 70 en 71 et l'autre étant aspirée par la. dérivation 64.
La somme de ces parties est constante, mais il. est. évident. que la quantité d'air effec- tivement débitée en 72 dépend de la quantité d'air qui circule à travers la dérivation 64.
Cependant il n'est pas nécessaire de pro céder à tin étranglement. ou de modifier le nombre de tours du ventilateur, pour obte nir la quantité d'air adéquate en 72, -c'est à-dire à l'endroit. où L'air est requis.
Dans la fib. 12, le réglage s'effectue chi côté aspiration du ventilateur 75. Dans la. fij. 13, il a. lieu du eôté refoulement. Le principe est le même. La quantité d'air dé bité par le ventilateur est donc divisée en deux parties, à savoir, une partie qui re présente la quantité d'air réellement requise et qui est refoulée en 72, et. une partie qui peut être considérée comme un excédent et qui circule à travers le canal 64.
Les fig. 14 et 15 ne représentent pas de canal de dérivation, mais un simple canal de court-circuit 64.
Dans la fig. 14, on part de la supposition que le ventilateur 75 doit aspirer vine quan tité variable de combustible gazeux de l'es pace 71. Ceci est obtenu en réglant la, posi tion de la. soupape 68. Le ventilateur aspire un volume constant de fluide, mais ce vo lume comprend une partie variable aspirée en 71 et une partie variable aspirée par le canal 64.
Dans la. fig. 15, le ventilateur 75 est sup posé débiter une quantité variable de fluide en 72.
L'excédent variable est évacué par le ca nal 64.
Les fig. 16 et 17 correspondent aux fig. 12 et 13, sauf que la soupape rotative 68 est remplacée par la soupape coulissante 68'. Le sens du mouvement des soupapes coulis santes est indiqué par des flèches.
Cette disposition est semblable à celle montrée en fig. 7, dans laquelle la. soupape coulissante 61 est annulaire.
Les organes de réglage 68, 68' ou 61 prévus pour le canal de dérivation ou de court-circuit peuvent servir à empêcher tin retour de flammes au moment de l'ouverture d'une porte de foyer. Un exemple d'une telle disposition est montré dans la fig. 18.
Devant la porte de foyer 80 se trouve un verrou coulissant 81 relié à un levier 82 fixé à, l'arbre 83 de la souparpe 68.
On abaisse le verrou 81 avant l'ouver ture de la -porte de foyer. Par conséquent., la soupape 68 se relève jusqu'à la position verti cale indiquée en traits interrompus.
Dans cette position, le foyer 72 ne reçoit pas d'air. La totalité de l'air refoulé par le ventilateur 75 est dirigé sur la déri vation 64.
Dans cette figure, la grille est désignée par 85.
Les différentes formes d'exécution de foyer à soufflage forcé décrites et représen tées sont d'une construction très compacte et efficace, la disposition étant telle que l'en semble du générateur de courant d'air, même lorsqu'il est. monté immédiatement au-dessous d'une porte de foyer ou autour d'un brûleur à combustible liquide, ou encore sur le côté de la porte ou du brûleur, ne gêne pas le tra vail d'entretien, et qu'il reste autour de l'ins tallation une place suffisante pour le per sonnel de surveillance, notamment sur le côté du plancher ou de la galerie de service.
Ces dispositifs de foyer sont de faibles dimensions et les pertes dues à la résistance opposée par les conduits ou canaux sont très réduites.