Brevet FR2465951A1 — publié le 19810327

A La présente invention concerne un appareil de chauffage à combustibles solides. Plus précisément, elle vise un générateur de chaleur principalement prévu pour fonctionner par la combustion de combustibles solides tels que bois, chabon, coke, sciure de bois, etc..., mais présentant l'avantage de pouvoir être aisé- ment agencé, complémentairement, pour fonctionner également par la combustion de combustibles liquides tels qu'huiles d'origines diverses, sans qu'il soit besoin de procéder à une modification quelconque de l'appareil de chauffage pour passer d'un mode de combustion à l'autre, comme cela a été expliqué dans le brevet français No 78/32850. Lespoêles ou chaudières à combustibles solides présentent l'inconvénient d'être peu économiques dans la mesure o une proportion appréciable de leurs compo- sants ne sont pas ou sont imparfaitement brûlés. Cela est dû au fait qu'une partie importante des gaz et des matières volatiles engendrés par la pyrolyse des combustibles s'échappe rapidement dans le conduit de fumée, directement ou après un trajet quelque peu allongé. De plus, les matières volatiles incomplètement brulées subsistent dans les fu- mées évacuées sous forme de suies, de goudrons, de gaz combustibles qui, outre une perte calorifique notable, sont une cause de pollution de l'atmosphère. D'autre part, à cette déperdition regrettable d'une partie des composants ga- zeux ou volatils, s'ajoute une combustion imparfaite des composants solides. Un but poursuivi par la présente invention est donc la réalisation d'un appa- reil de chauffage à combustibles solides, tels que poêle ou chaudière, capable de brûler la-totalité des composants gazeux, volatils ou solides desdits com- bustibles et, partant, de donner la possibilité de réaliser des économies d' énergie appréciables compte tenu du fait que tout le potentiel calorifique desdits combustibles est utilisé. Un autre objectif de l'invention est la réalisation d'un appareil de chauffage non polluant. L'appareil de chauffage selon la présente invention est notamment remarquable par le fait que son foyer comporte un ensemble de grilles superposées et un économiseur constitué par une gaine verticale, de préférence cylindrique, dont le sommet est pourvu d'un moyen d'obturation étanche, et dont la base est dis- posée au-dessus de la grille supérieure dudit ensemble, ladite gaine compor- tant, dans sa partie inférieure, une pluralité d'orifices d'échappement répar- tis sur sa périphérie. Selon une autre caractéristique, l'économiseur a un diamètre inférieur à celui de la grille supérieure de l'ensemble de grilles. 2 2465951 Selon une autre caractéristique, les orifices d'échappement sont pourvus de dé- flecteurs extérieurs orientés de haut en bas. Selon une autre caractéristique, l'économiseur est amovible et la grille supé- rieure de l'ensemble de grilles est solidaire de moyens de centrage de la base dudit économiseur. Ces buts, avantages et caractéristiques, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe verticale et à caractère schématique, d'une chaudière réalisée selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan de l'ensemble de grilles, avec arrachement par- tiel des grilles superposées. La figure 3 est une vue en plan analogue à la figure 2, illustrant un autre mo- de d'exécution de l'ensemble de grilles. La figure 4 est une coupe diamétrale d'une variante de réalisation d'une grille de l'ensemble de grilles. On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple avantageux, quoique nulle- ment limitatif, de réalisation de l'appareil de chauffage suivant l'invention. Ledit appareil comprend un corps ou enveloppe 1 ayant une section circulaire ou autre et exécuté en tôle d'acier, en fonte ou en tout matériau réfractaire approprié. Cette enveloppe délimite le foyer 2 de l'appareil de chauffage lequel peut être un poêle émettant de la chaleur par rayonnement ou, comme représenté à la fi- gure 1, une chaudière. Dans ce dernier cas, un ou deux échangeurs 3 - 3' sont installés autour du foyer. L'échangeur supérieur 3 est, par exemple, affecté à la production d'eau chaude destinée aux usages domestiques, tandis que l'échangeur inférieur 3' est con- necté au réseau de distribution d'une installation de chauffage central. De façon classique, un orifice 4 apte à être raccordé, de toute manière connue, à un conduit de fumée, est ménagé à la partie supérieure de la paroi latérale du corps 1, tandis qu'un espace 5 est réservé dans la partie inférieure dudit corps, pour la réception des cendres. Dans ladite partie inférieure, l'appareil de chauffage est muni d'un dispositif d'admission d'air (non représenté) exécu- té de façon connue en soi. Au-dessus de l'espace inférieur 5,est positionnée une couronne d'appui 6, re- posant, par exemple, sur des goussets radiaux 7 rigidement solidaires de la face interne du corps. La partie centrale de cette couronne d'appui supporte un ensemble de grilles superposées, comprenant une pluralité de grilles 8 - 8a - 8b - 8c - 8d - 8e,..., montées en superposition et de manière espacée les unes des autres. Ces grilles peuvent être constituées par des barreaux espacés (figure 2) ou par des plaques perforées (figure 3). Les ouvertures de ces grilles ont des dimensions décroissantes de haut en bas. Ainsi, comme le montre la figure 2, l'écartement entre les barreaux formant chacune desdites grilles décroit, de la grille supérieure 8 dont les barreaux sont le plus largement espacés, à la grille inférieure 8e dont les barreaux le sont le moins. En outre, les grilles constituées de barreaux sont disposées de façon que les barreaux dont est composée chacune d'entre elles, aient une orien- tation différente par rapport aux barreaux formant les autres grilles. De manière comparable, lorsque les grilles superposées sont composées de plaques perforées, comme illustré à la figure 3, la grille supérieure 8 est pourvue des perforations les plus grandes, tandis que les dimensions des perforations des grilles sous-jacentes diminuent progressivement, jusqu'à la grille inférieure 8e qui présente les perforations les plus petites. Les grilles 8 - 8a - 8b - 8c - 8d - 8e,..., sont portées par un cylindre 9 re- posant, par sa base, sur la couronne d'appui 6. Suivant une variante d'exécution représentée à la figure 4 montrant une grille à barreaux 9b, chaque grille est solidaire d'une ceinture cylindrique 9a, de sorte que l'empilage des différentes grilles permet de reconstituer un cylindre comparable au cylindre 9 de la figure 1. Les grilles ainsi réalisées sont pourvues de moyens permettant de les centrer et de les caler les unes au-dessus des autres. Ces moyens sont par exemple, constitués par des pattes 9c réparties sur la périphérie de la ceinture cylin- drique desdites grilles et réalisant le centrage et le calage de la grille su- perposée ou sous-jacente, suivant la disposition adoptée desdites pattes. Au-dessus de l'ensemble de grilles superposées est installé un économiseur com- prenant une gaine verticale 10, par exemple exécutée en acier réfractaire et ayant, de préférence, une forme cylindrique. La base de la gaine cylindrique 10 est disposée au-dessus de la gaine supérieu- re 8. Cette gaine est amovible et, suivant l'exemple d'exécution avantageux illustré, elle repose, par sa base, sur le dessus de la grille supérieure 8 qui est avan- tageusement munie de moyens de centrage de ladite gaine. Ces moyens sont, par exemple, constitués par une paroi de centrage Il de forme cylindrique, ou autre forme complémentaire au profil de la gaine, soudée sur ladite grille, et dans laquelle est emboitée l'extrémité inférieure de la gaine 10. Dans sa partie inférieure, cette dernière comporte une pluralité d'orifices d'échappement 12 répartis sur sa périphérie. De manière préférée, la gaine est pourvue d'au moins deux étages d'orifices d'échappement disposés en quinconce. Chaque orifice d'échappement 12 est muni d'un déflecteur extérieur 13 orientés de haut en bas. Ces déflecteurs sont, par exemple, obtenus par découpage de la- melles dans la paroi cylindrique de la gaine et pliage de ces lamelles décou- pées en direction de l'extérieur. Le sommet de la gaine 10 est équipé d'un moyen amovible d'obturation étanche. Ce moyen est avantageusement formé par un tampon de chargement circulaire 14 constituant l'un des deux éléments homocentriques de fermeture de la partie Jo supérieure de l'appareil de chauffage. Le second de ces éléments est constitué par un couvercle amovible 15 ayant la forme d'une couronne circulaire et dont le bord central est doté de deux lèvres annulaires coaxiales 15' - 15" délimitant une gorge circulaire dans laquelle est logé le bord supérieur de la gaine, lorsque ledit couvercle est en place, de manière à réaliser une jonction étanche en chicane. D'autre part, le tampon de chargement 14 comporte, sur sa face inférieure et à faible distance de sa périphérie, un anneau de centrage 14' emboité dans la lèvre extérieure 15" du couvercle, lorsque ledit tampon est en place. Le diamètre de l'économiseur 10 - 14 est inférieur à celui de la grille supé- rieure 8 de l'ensemble de grilles. Comme le montre la figure 1, le réservoir 3' constituant l'échangeur inférieur a une forme cylindrique et est disposé autour de l'ensemble de grilles, tandis que le réservoir 3 formant l'échangeur supérieur a également une forme cylin- drique et est placé autour de la gaine 10, un espace annulaire e étant ménagé entre la surface interne dudit échangeur 3 et la surface externe de ladite gaine. Le fonctionnement de cet appareil de chauffage est le suivant Après avoir garni la gaine 10, mis en place le tampon 14 et amorcé la combus- tion en faisant brûler un combustible aisément inflammable tel que papier, car- ton, brindilles de bois, au-dessous des grilles, cette combustion produit de la chaleur qui se répand autour de la gaine et chauffe fortement sa paroi. Il se produit ainsi une pyrolyse des combustibles solides logés dans la gaine, laquelle libère les composants gazeux et volatils desdits combustibles. Les gaz et autres matières volatiles libérés ne pouvant sortir par le haut de l'économiseur obturé de manière étanche, descendent vers le bas de la gaine 10, s'échappent par les orifices 12 et s'enflamment instantanément au contact de l'air du tirage. Les éléments carbonisés de la couche inférieure incandescente du chargement tombent successivement sur les grilles sous-jacentes o leur combustion se ?2465951 poursuit jusqu'à ce qu'ils soient réduits à l'état de cendre, la réserve de com- bustible descendant progressivement sur la grille supérieure au fur et à mesure que lesdits éléments carbonisés se consument. Ce cycle de combustion se renouvelle à chaque nouveau remplissage de la gaine 10. L'intérêt et les avantages de l'appareil de chauffage selon l'invention ressor- tent bien de l'exposé qui précède et des dessins annexés. On souligne qu'un autre avantage de cet appareil de chauffage est qu'il peut être très facilement agencé pour pouvoir fonctionner aussi bien à l'aide de combustibles solides, qu'au moyen de combustibles liquides. Il suffit, comme cela est décrit et illustré dans le brevet français N0 78/32850, de disposer une admission de combustible liquide dans la partie centrale du tam- pon de chargement 14, cette admission étant, par exemple, avantageusement cons- tituée par une simple tubulure 16 (tracé en traits interrompus de la figure 1) traversant ledit tampon et raccordée à une installation d'alimentation. Entrent également dans le cadre du présent brevet, les modifications ou substi- tutions susceptibles d'être apportées, par l'homme de l'art, au dispositif dé- crit et qui, sans en altérer les caractéristiques originales, n'en seraient que de simples équivalents techniques. 6 2465951 R E V E N D I C A T I O N S 1. - Appareil de chauffage à combustibles solides caractérisé en ce que le foyer dudit appareil comporte un ensemble de grilles superposées et un économiseur constitué par une gaine verticale de préférence cylindrique, dont le sommet est pourvu d'un moyen d'obturation étanche et dont la base est disposée au-dessus de la grille supérieure dudit ensemble; ladite gaine comportant, dans sa partie inférieure, une pluralité d'orifices d'échappement répartis sur sa périphérie. 2. - Appareil de chauffage à combustibles solides selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'économiseur a un diamètre inférieur à celui de la grille supérieure de l'ensemble de grilles. 3. - Appareil de chauffage à combustibles solides suivant l'une des revendica- tions 1 ou 2, tel que chaudière comprenant un échangeur, caractérisé en ce que ledit échangeur comporte un réservoir cylindrique disposé autour de la gaine verticale de l'économiseur, un espace annulaire étant ménagé entre ladite gaine et ledit réservoir. -15 4. - Appareil de chauffage à combustibles solides selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la gaine comporte, dans sa partie inférieure, au moins deux étages d'orifices d'échappement disposés en quinconce. 5. - Appareil de chauffage à combustibles solides suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures des grilles super- posées ont des dimensions décroissantes, de la grille supérieure à la grille inférieure. 6. - Appareil de chauffage à combustibles solides suivant l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'économiseur repose, par sa base, sur le dessus de la grille supérieure de l'ensemble de grilles. 7. - Appareil de chauffage à combustibles solides suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'économiseur est amovible et en ce que la grille supé- rieure de l'ensemble de grilles est solidaire de moyen de centrage de la base dudit économiseur. 8. - Appareil de chauffage à combustibles solides suivant l'une des revendica- tions 1 ou 4, caractérisé en ce que lesdits orifices d'échappement sont pourvus de déflecteurs extérieurs orientés de haut en bas. 9. - Appareil de chauffage à combustibles solides selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'obturation étanche dont est pourvu le sommet de l'économiseur est constitué par l'un des deux éléments homocentriques de fermeture de la partie supérieure dudit appareil. 10. - Appareil de chauffage à combustibles solides selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque grille de l'ensemble de grilles est solidaire d' 7 2465951 une ceinture cylindrique, les grilles ainsi réalisées comportant des moyens de centrage et de calage permettant de les superposer correctement.