Brevet FR2987103A1 — publié le 20130823

La présente invention a pour objet un procédé permettant l'alimentation en un combustible solide quelconque de la chambre de combustion d'un four d'incinérateur et/ou de chauffage monté sur un châssis fixe, cette chambre de combustion ayant un axe horizontal et de préférence une section circulaire et se prolongeant par un tube de transport monté lui aussi sur le châssis fixe co-axialement à celle-ci et équipé d'une tubulure d'introduction du combustible. Le combustible alimentant la chambre de combustion peut à titre d'exemple être constitué par des déchets en tout genre, des litières d'animaux domestiques, des copeaux et granulés de bois, de la paille, et, d'une manière générale tous les combustibles solides compatibles avec la géométrie de la chambre de combustion. Il a déjà été proposé différents dispositifs permettant l'alimentation en combustible de la chambre de combustion de fours de ce type. Toutefois, ces dispositifs sont soit sophistiqués et onéreux soit inaptes à assurer une alimentation régulée et continue de la chambre de combustion. La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'alimentation d'une chambre de combustion en combustible solide permettant de remédier à ces inconvénients et parallèlement d'obtenir une auto régulation du débit de combustible en fonction de la puissance de feu souhaitée. Conformément à l'invention, ce but a pu être atteint grâce au montage, à la partie interne du tube de transport d'une vis d'alimentation mobile d'une part en rotation et d'autre part en translation entre deux positions de fin de course, et à la commande du déplacement de cette vis d'alimentation selon une cinématique particulière impliquant la succession et la répétition constante d'une série de mouvements prédé- finis. Selon l'invention, il est essentiel, pour parvenir au but recherché, d'exercer constamment, sur la vis d'alimentation, une force engendrée par une pression prédéfinie p sur un piston entrainant son déplacement par translation vers la chambre de combustion en l'absence de toute contrainte autre s'exerçant sur cette vis. La première étape du procédé conforme à l'invention consiste à déplacer, alors que la chambre de combustion est encore vide, la vis d'alimentation par translation dans le tube de transport, vers la chambre de combustion, sous l'action de la pression p sans commander sa rotation, jusqu'à ce qu'elle atteigne la première position de fin de course ou position de fin de course aval. La seconde étape de ce procédé consiste à commander alors 5 la rotation de la vis d'alimentation pour transférer en permanence un flux de combustible dans la chambre de combustion. Cette seconde étape se subdivise en fait en deux phases. Au cours de la première phase, la hauteur du combustible dans la chambre de combustion augmente constamment, et la vis 10 d'alimentation reste fixe en translation ; cette première phase se poursuit jusqu'à ce que la hauteur du combustible dans la chambre de combustion atteigne une valeur critique h pour laquelle la force axiale sur la vis engendrée par la pression prédéfinie p est en équilibre avec les forces de frottement du combustible en mouvement qui agissent en sens inverse. 15 La seconde phase débute lorsque cet équilibre a été atteint, ce qui a pour conséquence l'immobilisation du combustible ; la vis d'alimentation se déplace alors vers l'amont pour s'éloigner de la chambre de combustion par un effet de vissage dans le tube de transport comme le ferait une vis en rotation qui se déplacerait dans un écrou maintenu im- 20 mobile ; ce mouvement combiné de rotation/translation se poursuit jusqu'à ce que la vis d'alimentation atteigne la seconde position de fin de course ou position de fin de course amont. La troisième étape du procédé conforme à l'invention consiste à commander alors l'arrêt de la rotation de la vis d'alimentation ; du 25 fait de la combustion la force engendrée par la pression prédéfinie p redevient supérieure aux forces de frottement du combustible de sorte que la vis d'alimentation se déplace à nouveau par translation pure dans le tube de transport vers la chambre de combustion, ce jusqu'à ce qu'elle atteigne la position de fin de course aval. 30 L'étape suivante du procédé conforme à l'invention consiste alors à commander à nouveau la rotation de la vis d'alimentation et ainsi de suite. Il est à noter que le choix de la pression prédéfinie p constamment exercée sur la vis d'alimentation conditionne la valeur de la hau35 teur critique h du combustible dans la chambre de combustion du four. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, on peut régler la pression prédéfinie p pour réguler le niveau du combustible dans la chambre de combustion. Un réglage de la pression prédéfinie p à une valeur faible entraine en effet un faible niveau de combustible dans la chambre de combustion alors qu'un réglage de cette pression p à une valeur plus élevée entraine un niveau de combustible lui-aussi plus élevé. Le procédé susmentionné conforme à l'invention présente l'avantage de permettre d'obtenir, de façon particulièrement simple, une alimentation continue de la chambre de combustion du four ainsi qu'une auto régulation du flux de combustible alimentant cette chambre en fonction de la puissance de feu désirée. L'invention concerne également un dispositif d'alimentation en combustible solide de la chambre de combustion d'un four d'incinérateur et/ou de chauffage monté sur un châssis fixe permettant la mise en oeuvre du procédé susmentionné. Cette chambre de combustion a un axe horizontal et de pré-15 férence une section circulaire. Selon l'invention, un tel dispositif comporte un tube de transport, un châssis d'entrainement mobile en translation le long du châssis fixe, une vis d'alimentation, un vérin de commande d'axe horizontal et deux contacteurs de fin de course. 20 Le tube de transport est monté sur le châssis fixe, co- axialement à la chambre de combustion et débouche à une première extrémité de celle-ci. Ce tube de transport est équipé d'une tubulure d'introduction du combustible en règle générale montée transversalement 25 à sa périphérie. La vis d'alimentation est montée à rotation sur le châssis d'entrainement de façon à pouvoir également se déplacer en translation à la partie interne du tube de transport entre deux positions de fin de course, à savoir une position de fin de course aval et une position de fin 30 de course amont. La rotation de cette vis d'alimentation est commandée par un moteur de commande monté lui aussi sur le châssis d'entrainement. Le cylindre du vérin de commande est monté sur le châssis fixe tandis que son piston est équipé d'une tige montée sur le châssis 35 d'entrainement à son extrémité. Ce piston délimite côté tige une chambre de travail reliée constamment à une source de pression. La chambre opposée peut le cas échéant être reliée elle aussi à une source de pression afin de dégager la vis d'alimentation en cas d'accrochage accidentel. Les contacteurs de fin de course sont quant à eux montés à 5 la partie interne du tube de transport au niveau des positions de fin de course et coopèrent respectivement avec le moteur de commande pour commander ou arrêter la rotation de la vis d'entrainement. L'utilisation d'un tel dispositif conforme à l'invention permet une mise en oeuvre particulièrement simple et automatique du procédé 10 susmentionné dans la mesure où il suffit à cet effet de relier la chambre de travail du vérin de commande à la source de pression pour y établir constamment une pression p engendrant une force axiale qui est automatiquement transmise à la vis d'alimentation par l'intermédiaire du châssis d'entrainement pour permettre le déplacement en translation de cette vis. 15 Au cours de ce déplacement, les contacteurs de fin de course détectent le positionnement de la vis d'alimentation en position de fin de course aval ou de fin de course amont, ces positions correspondant aux extrémités respectives du cylindre du vérin de commande, et transmettent en réponse au moteur de commande un signal commandant le 20 démarrage ou l'arrêt de ce moteur et par suite la mise en rotation de la vis d'alimentation ou l'arrêt de cette rotation. La mise en rotation de la vis d'alimentation entraine l'introduction permanente d'un flux de combustible dans la chambre de combustion du four alors que l'arrêt de cette rotation bloque largement 25 cette introduction. Selon l'invention, le diamètre de la vis d'alimentation , qui correspond à celui du tube de transport est avantageusement proche du diamètre de la chambre de combustion. Selon une autre caractéristique de l'invention, le châssis 30 fixe est équipé de glissières horizontales formant rails de guidage sur lesquelles se déplace le châssis d'entrainement. Les caractéristiques du procédé et du dispositif qui font l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant au dessin non limitatif annexé qui est une coupe schématique de ce dispositif. 35 Selon la figure, la chambre de combustion 1 du four a un axe horizontal et une section circulaire et est montée sur un châssis fixe 2. Cette chambre de combustion 1 se prolonge à l'une de ses extrémités par un tube de transport 3 qui est lui-aussi monté sur le châssis fixe 2 co-axialement à la chambre de combustion 1. Le tube de transport 3 est équipé d'une tubulure 4 permet-5 tant l'introduction d'un combustible à sa partie interne comme schématisé par la flèche I. Cette tubulure d'introduction 4 est montée transversalement à la périphérie externe du tube de transport 3. Le châssis fixe 2 est équipé de glissières horizontales 5 for-10 tuant rails de guidage le long desquelles un châssis d'entrainement 6 est susceptible de coulisser. Une vis d'alimentation 7 est logée à la partie interne du tube de transport 3 dans lequel elle peut se déplacer en translation en va et vient entre une position de fin de course aval A et une position de fin de 15 course amont B. Le diamètre de cette vis d'alimentation 7 correspond à celui du tube de transport 3 et est proche du diamètre de la chambre de combustion 1. La vis d'alimentation 7 se prolonge à la partie externe du 20 tube de transport 3, à l'opposé de la chambre de combustion 1 par un arbre 8 monté à rotation sur le châssis d'entrainement 6. La vis d'alimentation 7 peut par suite se déplacer selon un mouvement combiné de translation en va et vient, et de rotation. La rotation de cette vis est commandée par un moteur de 25 commande 9 monté lui-aussi sur le châssis d'entrainement 6 par l'intermédiaire d'organes de transmission 10 à pignons et chaines de type classique. La translation de la vis d'alimentation 7 vers la chambre de combustion 1 est quant à elle commandée par un vérin de commande 11 30 d'axe horizontal dont le cylindre 12 est monté sur le châssis fixe 2 au dessous du tube de transport 3 et dont le piston 13 est équipé d'une tige 14 s'étendant à l'opposé de ce tube et dont l'extrémité est montée sur le châssis d'entrainement 6. Le piston 13 du vérin de commande 11 délimite, côté tige 35 14 une chambre de travail 15 reliée à une source de pression non représentée sur la figure qui la maintient constamment à une pression prédéfinie réglable p. Le déplacement en va et vient du piston 13 à la partie interne du cylindre 12 du vérin de commande 11 entraine le coulissement du châssis d'entrainement 6 le long des glissières formant rails de guidage 5 et par suite la translation de la vis d'alimentation 7 à la partie interne du tube de transport 3. Les extrémités du cylindre 12 du vérin de commande 11 constituent des butées pour le déplacement en va et vient du piston 13 et définissent ainsi respectivement les positions de fin de course aval A et amont B de la vis d'alimentation 7 à la partie interne du tube de transport 3. Deux contacteurs de fin de course ou contacteur de fin de course aval et contacteur de fin de course amont reliés au moteur de commande 9 qui ne sont pas représentés sur la figure sont montés à ce niveau à la partie interne du tube de transport 3. Ces contacteurs de fin de course détectent le positionne- ment de la vis d'alimentation 7 en position de fin de course aval A ou de fin de course amont B et transmettent en réponse au moteur de commande 9 un signal entrainant le démarrage ou l'arrêt de ce moteur et par suite la mise en rotation de la vis d'alimentation 7 ou l'arrêt de cette rota- tion. Le mode de fonctionnement de ce dispositif est le suivant : En début de fonctionnement, la chambre de combustion 1 est vide et la vis d'alimentation positionnée en position de fin de course amont B. Cette vis 7 se déplace alors par simple translation en étant exempte de rotation vers la position de fin de course aval A sous l'action de la pression prédéfinie p régnant dans la chambre de travail 15 du vérin 11. Cette pression p entraine en effet le déplacement du piston 13 dans le cylindre 12 et le coulissement du châssis d'entrainement 6 le long des glissières formant rails de guidage 5, ce qui provoque la translation de la vis d'alimentation 7 à la partie interne du tube de transport 3 vers la chambre de combustion 1. Lorsque la vis d'alimentation 7 atteint la position de fin de 35 course aval A le contacteur de fin de course aval transmet au moteur de commande 9 un signal qui commande le démarrage de ce moteur et la mise en rotation de la vis d'alimentation 7. Cette mise en rotation entraine l'introduction continue d'un flux de combustible dans la chambre de combustion 1 du four alors que la vis d'alimentation 7 est dans un premier temps fixe en translation. La hauteur du combustible dans la chambre de combustion 1 augmente alors constamment jusqu'à atteindre une hauteur critique h pour laquelle la force axiale sur la vis d'alimentation 7 engendrée par la pression prédéfinie p exercée sur le piston 13 du vérin de commande 11 est en équilibre avec les forces de frottement du combustible en mouvement qui agissent en sens inverse sur cette vis 7. Cet équilibre a pour conséquence l'immobilisation du com- bustible dans la chambre de combustion 1. A partir de ce moment, la vis d'alimentation 7 se déplace par effet de vissage dans le tube de transport 3 vers l'amont jusqu'à atteindre la position de fin de course amont B. Le contacteur de fin de course amont transmet alors au mo- teur de commande 9 un signal commandant l'arrêt de ce moteur et par suite l'arrêt de la rotation de la vis d'alimentation 7 et donc le blocage de l'introduction du flux de combustible dans la chambre de combustion 1. Suite à la combustion, la hauteur de combustible diminue 20 dans la chambre de combustion 1 ; la force engendrée par la pression prédéfinie p sur le piston 13 devient prépondérante et entraine la vis d'alimentation 7 dans un mouvement de pure translation vers l'aval. Ce mouvement qui se résume à un remplacement du combustible consumé se poursuit jusqu'à ce que la vis d'alimentation 7 at25 teigne la position de fin de course aval A. Ce positionnement est à nouveau détecté par le contacteur de fin de course aval qui transmet un signal au moteur de commande 9 de sorte que le cycle d'alimentation puisse recommencer. 30 NOMENCLATURE 1. Chambre de combustion 2. Châssis fixe 3. Tube de transport 4. Tubulure 5. Glissières horizontales formant rails de guidage 6. Châssis d'entrainement 7. Vis d'alimentation 8. Arbre 9. Moteur de commande 10. Organes de transmission 11. Vérin de commande 12. Cylindre 13. Piston 14. Tige 15. Chambre de travail A. Position de fin de course aval B. Position de fin de course amont p. Pression prédéfinie h. Hauteur critique I Flèche30 REVENDICATIONS1°) Procédé d'alimentation en combustible solide de la chambre de combustion (1) d'un four d'incinérateur et/ou de chauffage monté sur un châssis fixe, cette chambre de combustion (1) ayant un axe horizontal et de préférence une section circulaire et se prolongeant par un tube de transport (3) monté sur le châssis fixe (2), co-axialement à celle-ci et équipé d'une tubulure d'introduction (4) du combustible, une vis d'alimentation (7) montée à la partie interne du tube de transport (3) étant mobile d'une part en rotation et d'autre part en translation entre deux po- sitions de fin de course (A) et (B), caractérisé en ce que - on exerce constamment sur la vis d'alimentation (7) une pression prédéfinie (p) entrainant son déplacement par translation vers la chambre de combustion (1) en l'absence de toute contrainte autre s'exerçant sur cette vis, - on déplace la vis d'alimentation (7) par translation dans le tube de transport (3) sous l'action de la pression (p) sans commander sa rotation jusqu'à ce qu'elle atteigne la première position de fin de course ou position de fin de course aval (A), - on commande alors la rotation de la vis d'alimentation (7) pour transférer un flux de combustible dans la chambre de combustion (1) de sorte que : - dans une première phase, la hauteur du combustible dans cette chambre augmente constamment, la vis d'alimentation (7) restant fixe en translation, ce jusqu'à ce que cette hauteur atteigne une valeur critique (h) pour laquelle la force axiale sur la vis d'alimentation (7) engendrée par la pression (p) sur le piston (13) est en équilibre avec les forces de frottement du combustible en mouvement qui agissent en sens inverse sur cette vis (7), puis - dans une seconde phase, lorsque cet équilibre a été atteint, le combustible s'immobilise et la vis d'alimentation (7) se déplace vers l'amont par un effet de vissage dans le tube de transport jusqu'à ce qu'elle atteigne la seconde position de fin de course ou position de fin de course amont (B), - on commande alors l'arrêt de la rotation de la vis d'alimentation (7) de sorte que du fait de la combustion, la force engendrée par la pression (p) sur le piston et transmise sur cette vis (7) redevienne supérieure aux forces de frottement du combustible et que la vis d'alimentation (7) sedéplace par translation pure dans le tube de transport (3) jusqu'à ce qu'elle atteigne la position de fin de course aval (A), et - on commande alors la rotation de la vis d'alimentation (7) et ainsi de suite. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle la pression prédéfinie (p) constamment exercée sur la vis d'alimentation (7). 3°) Dispositif d'alimentation en combustible solide de la chambre de combustion (1) d'un four d'incinérateur et/ou de chauffage monté sur un châssis fixe (2), cette chambre de combustion (1) ayant un axe horizontal et de préférence une section circulaire, dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu' il comporte : - un tube de transport (3) monté sur le châssis fixe (2), co-axialement à la chambre de combustion (1) et débouchant à une première extrémité de celle-ci, ce tube de transport (3) étant équipé d'une tubulure d'introduction (4) du combustible, - un châssis d'entrainement (6) mobile en translation le long du châssis fixe (2), - une vis d'alimentation (7) montée à rotation sur le châssis d'entrainement (6) de façon à pouvoir se déplacer en translation à la partie interne du tube de transport (3), entre deux positions de fin de course (A) et (B), - un moteur de commande de la rotation de la vis d'alimentation (7), - un vérin de commande (11) d'axe horizontal dont le cylindre (12) est monté sur le châssis fixe (2) tandis que le piston est équipé d'une tige (14) montée sur le châssis d'entrainement (6), ce piston délimitant côté tige, une chambre de travail (15) dans laquelle règne constamment une pression prédéfinie (p), et - deux contacteurs de fin de course montés à la partie interne du tube de transport (3) et coopérant respectivement avec le moteur de commande (9) pour commander ou arrêter la rotation de la vis d'entrainement.4°) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le châssis fixe (2) est équipé de glissières formant rails de guidage (5) sur lesquelles se déplace le châssis d'entrainement (6). 5°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le diamètre de la vis d'alimentation (7) est proche du diamètre de la chambre de combustion (1). 10