CA1179910A - Combustion apparatus with devices for burning residues from primary combustion - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un appareil à combustion comportant, outre une chambre de combustion primaire, des chambres de détente des imbrûlés de la combustion primaire. Il est caractérisé en ce qu'au delà de la première, chaque chambre de détente est raccordée directement au foyer primaire par une conduite indépendante (110) du conduit principal issu de la chambre précédente (6, 16) et d'une conduite d'entrée d'air primaire (101, 102, 103). Application à l'industrie de la fumisterie.The invention relates to a combustion appliance comprising, in addition to a primary combustion chamber, expansion chambers for unburnt products from the primary combustion. It is characterized in that beyond the first, each expansion chamber is connected directly to the primary hearth by a pipe independent (110) of the main pipe coming from the previous room (6, 16) and a pipe of primary air inlet (101, 102, 103). Application to the smoking industry.

Description

L'inventi.on se rapporte cl un appareil à combus-tion comportan-t, outre une chambre de combustion primaire, des aménagemen-ts en vue d'enflammer les imbru:Lés de :La combustion primaire.
5Elle s'applique aux appareils, -tels les poëles, chau-dières, foyers domest:iques, i.ncinérateurs, âtres de cheminée, }-)rûlant des corps solides au-to-combustibles, tels que le char-bon, le bois et au moins certains déchets ménagers.
Une simple cornbus-tion de ces corps dégage une ~uMée composée classiquement de vapeur d'eau mais aussi de gaz et de particules plus ou moins ténues, e-t ce, bien que, général.e-ment, ces gaz et/ou particules soient en eux-memes combus-ti-bles.
Cet-te fumée est d'ailleurs d'autant plus opaque qu'en général la combustion aura é-té incomplète.
~ n effet, ~neme si l'air est introdu:l-t en quantité suf-fisante, il ne constitue pas tou~ours avec les gaz et particules combustibles un mélange assez intime et à
température convenablè pour permettre la combus-tion complète de ces derniers.
Une injection d'air primaire plus impor-tante (brevet US
3808986) ne rtsoudrai-t pas pour autant ce problème et surtout entra;nerait dans les fumées des particules supplémentaires.
Lorsque ces i.mbrûlés sont, par le condui-t à fumée, évacués direc-tement dans l'atmosphère, outre la pollution qui peut en résulter, il est clair qu'est irrémédiablement perdue une part importante du potentiel calorifique du combustible.
Par ailleurs, meme lorsque la combustion a été complç-te, les fumées son-t généralement évacuées à des températures encore très élevées et, de ce fait, la chaleur développée par :la combustion est-elle même partiellemen-t perdue.
Ces per-tes multiples obligent à u-tiliser des corps auto-combustibles en quantité et/ou à potentiel calorifique très supérieur aux besoins réels.
3~Dans le domaine de la récupération au moins partielle de la chaleur des fumées~ il est connu (brevets français 1421897, . et 1460191 et brevet allemand C-137510) de prolonger l'échange thermique en freinan-t l'écoulemen-t de ces fumées à l'aide de . ` 2 chicanes et même (brevet US 1828644) de faire passer les gaz brûlés dans une succession cle ch~nbres qui, en plus du chi-canage provoque une détente des gaz ce qui favorise grandernent l'échange thermique.
S'ils permettent d'abaisser la température des fumées avant leur évacua-tion dans l'atmosphère, ces dispositi~s ne permettent évidemment pas, à eux seuls de parvenir à une combus-tion complète.
Pour parfaire la combustion, il est déjà connu de recou-rir à des aménagemen-ts aptes à ramener les imbrûlés de la combustlon primaire vers le foyer primaire pour en provoquer l'inflamma-tion.
Dans une prem:ière variante de réal:isati.on (breve-t fran-sais 1224535) une fraction des gaz coMbustibles imbrûlés es-t puisée dans le conduit à fumée puis, en combinaison avec de l'air, est réinjectée, par dessous, au travers du lit de combustible en igni-tion dans la chambre de combustion primai-re.
Comme seule une fraction non sélectionnée des fumées est ainsi recyclée, seule une par-tie des imbrûlés de la combustion primaire bénéficie de la post-combustion, le res-te poursuivant son évacua-tion directe dans l'atmosphère et ce à -température encore élevée.
Dans une autre variante de réalisation (brevets français The inventi.on relates to a combustion apparatus in addition to a primary combustion chamber, arrangements to ignite imbru: Les of: Combustion primary.
5It applies to appliances, such as stoves, domestic fireplaces, fireplaces, i.incinerators, fireplaces, } -) roasting solid-to-combustible bodies, such as char-good, wood and at least some household waste.
A simple cornbus-tion of these bodies releases a ~ uMée conventionally composed of water vapor but also gas and more or less fine particles, and this, although, general.
ment, these gases and / or particles are in themselves combi-ti-wheat.
This smoke is also all the more opaque in that generally the combustion will have been incomplete.
~ n effect, ~ neme if air is introduced: lt in sufficient quantity-fisante, it does not always constitute ~ ~ gas combustible particles a fairly intimate mixture and temperature suitable for full combustion of these.
Greater primary air injection (US patent 3808986) will not solve this problem and especially would enter into the smoke additional particles.
When these burnt i.m are, by the smoke pipe, discharged directly into the atmosphere, in addition to the pollution which may result, it is clear that is irretrievably lost a significant part of the calorific potential of the fuel.
Furthermore, even when the combustion has been complete, the fumes are generally evacuated at temperatures still very high and, as a result, the heat developed by : the combustion is even partially lost.
These multiple losses require you to use bodies self-combustible in quantity and / or with calorific potential much higher than actual needs.
3 ~ In the field of at least partial recovery of the heat of the fumes ~ it is known (French patents 1421897, . and 1460191 and German patent C-137510) to extend the exchange thermal in braking the flow of these fumes using . `2 baffles and even (US patent 1828644) to pass the gases burned in a succession of ch ~ nbres which, in addition to chi-canage causes an expansion of the gases which favors large heat exchange.
If they allow the temperature of the fumes to be lowered before their evacuation in the atmosphere, these dispositi ~ s do obviously do not, on their own, achieve full combustion.
To complete the combustion, it is already known to coat laughing at facilities capable of bringing unburnt goods from the primary fuel to the primary hearth to cause it the inflammation.
In a first: real variant: isati.on (breve-t fran-know 1224535) a fraction of unburnt combustible fuels are drawn from the flue then, in combination with the air is reinjected from below through the bed ignited fuel in the primary combustion chamber re.
As only an unselected fraction of the fumes is thus recycled, only part of the unburnt products from combustion primary benefits from post-combustion, the rest continuing its direct evacuation into the atmosphere at temperature still high.
In another variant embodiment (French patents

2~ 1224838 et unéri.Cain 330~98~) l'apparel:L comprend plusieurs zones de combus-tion contigUes et à tempéra-ture croissante.
De manière classique; la combustion prlmaire a lieu dans une rnasse de combustible disposée sur une grille. Elle est suivie d'une première post-combustion des fumées par leur .deuxième passage au dessus ou dans la fraction arrière de la masse de combustible en ignition voire même une seconde : post-combustion des substances ga~éifiées par craquage lors de la première post-combustion et don-t l'inflammation est liée à
la présence de particules en ignition dans les gaz évacués ce qui oblige à localiser les chambres de combustion à proximité
immédiate du foyer primaire et.non à une certaine distance et par exemple dans les chambres de détente décrites plus haut (brevet GB-1828644).
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.: ,, De ce fait, avec cet appareil, on déplore le rejet dans l'atmosphère de fumées peut-être neutres mais ayant encore une température très élevée.
Un résultat que l'invention vise à obtenir est un ap-pareil à combustion de conception simple qui ne rejette a llatmosphere que de la fumée neutre et à basse température.
A cet effet, elle a pour objet un appa.reil à combus-tion qui, outre une chambre de combustion primaire, comprend sur le conduit principal d'évacuation des produits de la combustion vers la cheminée, au moins deux chambres afin, en plus de leur chicanage freinant l'écoulement des gaz brûlés, de favoriser l'échange thermique et de provoquer la détente de ces ~az, cet appareil étant caractérisé:
- en ce que, de manière telle que chaque chambre de détente réalise en outre une chambre de combustion, indépendamment du conduit principal:
chaque chambre a compter de la seconde est raccordee direc-tement au foyer primaire par une conduite, chaque chambre est raccordée a une conduite d'entrée d'air et, - en ce que l'entrée d'air de chacune des chambres de déten-te ormis la dernière est de débit inférieur à celui néces-saire à une combustion totale des imbr~lés qui y parviennent.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la descrip-tion ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement, un tel appareil vu en perspective et en coupe par les conduits.
Cet appareil comprend une chambre 1 de combustion pri-maire fermée telle celle d'un poële d'une chaudière, d'un foyer domestique ou d'un incinérateur ou ouverte telle celle d'un âtre de cheminée pouvant évidemment comporter en outre tout moyen récupérateur de la chaleur de la combustion pri-maire.
Cet appareil brule des corps solides auto-combustibles tels que le charbon, le bois et certains déchets par exemple ~ .

` ~ 117'3910 .~ 3 a menagers qui sont deposes sur une sole ou une grille 2.
Les cendres et corps incombustibles chutent dans un cendrier 3.
Avec de l'air primaire, les fumées 4 issues de cette combustion primaire s'élevent naturellement et sont évacuees par au moins un conduit principal 5.
Ce conduit principal 5 amene cet aix et ces fumées 4 dans une chambre de détente 6 de laquelle ces fumees ont leur sortie freinee par un chicanage avantageusement forme par au moins un conduit de sortie 7 qui, d'une part, traver-se la ~--~ . ... .. . .

~. . . . .
- ., . . ~ . :

paroi supérieure 8 de la chambre de déte~rlte e-t pénètre dans celle-ci sur environ un ~.iers de la hauteur de la dite chambre e~, d'autre part, est désaxé par r~apport au conduit d'entrée 5.
A ce-tte chambre de déten-te 6 est également raccordée une conduite 101 d'entrée d'air primaire de préférence prélevé à
l'extérieur.
La détente combinée au chicanage favorise grandement le mélange, intime et à température convenable, de cet air primaire et des particules combus-tibles qui, au contact des particules en igni-tion véhiculées par les ~umées, s'enflamment.
Les ~umées 14 lssues de la seconde combustion sont à
:Leur tour, par un conduit principal 7, envoyées à une autre chambre de déten-te 16 d'où égalernent elles ne peuvent sortir que par un chicanage formé d'au moins un condui-t principal 17 qui, d'une part, traverse la paroi supérieure 18 de la seconde chambre de détente 16 et pénètre sur environ le tiers de la :
hauteur de cette chambre e-t, d'autre part, est désaxé par rapport au conduit principal d'entrée 7.
A cette seconde chambre de détente 16 est de même rac- :
cordée une conduite 102 d'arrivée d'air primalre.
Par ces chicanages et détentes successives, l'air pri- i maire et les ~umées 14 se combinent pour produire le meme résultat à savoir réenflammer les imbrûlés et par cela parfaire la combus-tion. :
On peut ainsi mulliplier les chambres de détente et par exernple en prévoi.r au molns une troisiælrne 26 recevant de l'air primaire par une conduite 103 et les ~az brûlés 2~ issus de la combustion dans la seconde chambre.
Si par son raccordement direc-t au foyer primaire, la première chambre 6 est, via le conduit principal. 5, assurée de recevoir .des par-ticules en ignition, il n'en est pas de même des suivantes 16, 26. 2 ~ 1224838 and unéri.Cain 330 ~ 98 ~) the device: L includes several contiguous and increasing temperature combustion zones.
Conventionally; primary combustion takes place in a fuel pool arranged on a grid. She is followed by a first post-combustion of the fumes by their .second passage above or in the rear fraction of the mass of fuel in ignition or even a second : post-combustion of ga ~ eified substances by cracking during the first post-combustion and don’t the inflammation is related to the presence of particles in ignition in the exhaust gases this which requires locating nearby combustion chambers immediate from the primary focus and not at a certain distance and for example in the relaxation rooms described above (GB-1828644 patent).
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.: ,, Therefore, with this device, we deplore the rejection in the atmosphere of smoke maybe neutral but having still a very high temperature.
A result which the invention aims to obtain is an app-similar to combustion of simple design which does not reject a ltmosphere as neutral smoke and low temperature.
To this end, it relates to a combustion appliance.
tion which, in addition to a primary combustion chamber, includes on the main product discharge duct of the combustion towards the chimney, at least two rooms so, in addition to their baffling slowing the flow of gases burnt, promote heat exchange and cause relaxation of these ~ az, this device being characterized:
- in that, in such a way that each relaxation room also builds a combustion chamber, independently from the main duct:
each room from the second is connected directly tement to the primary home by a pipe, each room is connected to an air inlet pipe and, - in that the air inlet of each of the expansion chambers the last one has a lower flow rate than that required saire to a total combustion of imbr ~ les which reach it.
The invention will be clearly understood using the description tion below made, by way of nonlimiting example, in look at the attached drawing which schematically represents, such a device seen in perspective and in section through ducts.
This appliance comprises a primary combustion chamber 1 closed mayor like that of a stove of a boiler, a domestic or incinerator or open hearth such as that a chimney hearth which can obviously also include any means of recovering the heat of primary combustion mayor.
This device burns self-combustible solid bodies such as coal, wood and certain wastes for example ~.

`~ 117'3910 . ~ 3 a housewares that are placed on a hearth or a grill 2.
Ashes and incombustible bodies fall into a ashtray 3.
With primary air, the fumes 4 from this primary combustion rise naturally and are evacuated by at least one main duct 5.
This main duct 5 brings this aix and these fumes 4 in a relaxation chamber 6 from which these fumes have their exit slowed down by a baffling advantageously formed by at least one outlet duct 7 which, on the one hand, crosses get it ~ -~. ... ... .

~. . . . .
-.,. . ~. :

upper wall 8 of the detector chamber ~ rlte and enters this on about a ~ .iers the height of said room e ~, on the other hand, is offset by r ~ contribution to the inlet duct 5.
To this deten-te chamber 6 is also connected a primary air inlet pipe 101 preferably taken from outside.
Relaxation combined with bickering greatly promotes intimate mixture of this air primary and combustible particles which, in contact with igni-tion particles conveyed by ~ umées, ignite.
The ~ umées 14 lssues of the second combustion are at : Their turn, through a main conduit 7, sent to another detention room 16 from where they cannot leave only by baffling formed by at least one main pipe 17 which, on the one hand, crosses the upper wall 18 of the second relaxation chamber 16 and penetrates about a third of the:
height of this room and, on the other hand, is offset by relative to the main inlet duct 7.
In this second expansion chamber 16 is similarly:
corded a primal air supply line 102.
Through these successive bickering and relaxation, the air previ i mayor and ~ umées 14 combine to produce the same result to re-ignite unburned and by that perfect the combus-tion. :
We can thus multiply the relaxation rooms and by exernple in prevoi.r at molns a third 26 receiving air primary by a pipe 103 and the ~ burnt az 2 ~ from the combustion in the second chamber.
If by its direct connection to the primary fireplace, the first bedroom 6 is, via the main conduit. 5, assured of receive .particles in ignition, it is not the same of the following 16, 26.

3~ Selon une caractéristi.que essentielle de l'invention, à
chacune de ces chambres 16, :26 est raccordée directement au foyer primaire par une conduite 110 indépendante du conduit principal 7, 17, issu de la chambre précédente et du~condui-t ' . .
.. .. .

'7~3'1C~

d'arrivée d'air primaire.
Cet-te conduite indépendante lui amène alors des produits 3 ~ According to an essential characteristic of the invention, each of these chambers 16,: 26 is connected directly to the primary focus through a pipe 110 independent of the pipe principal 7, 17, from the previous room and the ~ condui-t '' . .
.. ...

'7 ~ 3'1C ~

primary air supply.
This independent behavior brings him products

4 de la combustion prima:ire avec ses parti.cules en ignition.
La paroi supérieure 28 de la dernière chambre de détente 26 est -traversée par le conduit principal 27 qui, d'une part, pénètre égalemen-t dans la dernière chambre 26 sur environ un tiers de sa hauteur, et, d'autre pa:rt, est clésaxé par rapport au conduit principal 17 d'entrée de cette chambre 26.
Grâce à ces combus-tions successives e-t à l'échange thermique prolongé entre les fumées et, d'une part, les parois des chambres de détente puis, d'autre part, l'air environnant ces chambres, :Les fumées 3~ sont neutres et par ailleurs sont à très basse -température.
Cet air environnant peut alors évidemment être capté par une gaine 35 raccordée à une hotte ou un habillage 36 envelop-pant au moins partiellement l'appareil.
Pour offrir des plus grandes surfaces d'échange avec l'air environnant, les chambres de dé-tente peuvent être espacées les unes des autres et les volumes 9, 19, 29 ainsi réservés entre les chambres peuvent être utilisés comme four de cuisson e-t/ou chauffe-p.Lats.
Certaines charnbres 6, 16, 26 et/ou cer-tains volumes 9, 19, 29 peuvent aussi. ê-tre utilisés pour chauffer de l'eau.
De préférence, chaque charrlbre comporte encore une trappe de visite 121, 122, 123 perme~tant un nettoyage aisé.
Dans chacune des conduites 101, 102, 103 d'arrivée d'air prirnaire aux chambres de dé-tente est intercalé un registre 131, 132, 133 perme-ttant de régler le débit d'air primaire à
une valeur au plus égale au débit nécessaire à la combustion des imbrûlés qui. y parviennent comp-te tenu de la richesse décroissante des gaz brûlés parvenant aux chambres succes-sives.
Comme pour celles du foyer primaire l, les entrées d'air primaire 101, I02 des différents caissons sauf celle 103 du dernier, sont réglées de manière à n'apporter qu'insuffi-samment d'air frais pour être assuré que dans les chambres ul-térieures les imbrûlés seront encore assez riches pour. y provoquer une inflammation.
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En effe-t, sans cel:te lnflaMmatLon, les chambres de détente, ne fera:ierlt que prolonger :L'échange entre l'air ambiarlt et les imbr~les de Ia combustion prlmaire alors que grace aux r~:lnflammatiorls ~ chaque chambre dc dé-tente, ]e~, imbrû]és sont à chaque fo]s eux~mêmes for-tement réchauf~és.
A la dernière chambre 26, l'entrée d'air primaire 103 est par contre réglée pour, sans être excessive, être suffisante pour une combus-tion complè-te pour qu'après son dernier chicanage, le rejet au conduit à fumée 34, s'opère sous la forme d'un gaz neutre et à basse température.
La base des conduits 7, 17, 27 de sortie des charnbres 6, 16, 26 présente de préférence des den-telures favorlsant la retenue des particules imbrûlées et évi-tant donc leur évacua-tion.

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~. 4 of the primary combustion with its particles in ignition.
The upper wall 28 of the last expansion chamber 26 is crossed by the main conduit 27 which, on the one hand, also enters the last chamber 26 on approximately one third of its height, and, on the other hand, is keyed relative to to the main conduit 17 for entering this chamber 26.
Thanks to these successive combus-tions and to the exchange prolonged thermal between the fumes and, on the one hand, the walls relaxation rooms then, on the other hand, the surrounding air these chambers,: The smoke 3 ~ is neutral and moreover is at very low temperatures.
This surrounding air can then obviously be captured by a sheath 35 connected to a hood or a covering 36 envelop-at least partially pant the device.
To offer larger exchange areas with surrounding air, tent rooms can be spaced from each other and volumes 9, 19, 29 as well reserved between rooms can be used as oven cooking and / or heater.
Certain hinges 6, 16, 26 and / or certain volumes 9, 19, 29 can also. be used to heat water.
Preferably, each sash still has a hatch 121, 122, 123 perme ~ as easy cleaning.
In each of the air inlet pipes 101, 102, 103 prirnary to the tenting chambers is interposed a register 131, 132, 133 to adjust the primary air flow to a value at most equal to the flow rate required for combustion unburned which. get there given the wealth decreasing of the burnt gases reaching the successive chambers sives.
As for those of the primary fireplace l, the air inlets primary 101, I02 of the different caissons except that 103 of last, are adjusted so as to bring only insufficient plenty of fresh air to be assured that in the bedrooms later the unburnt ones will still be rich enough for. y cause inflammation.
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Indeed, without cel: te lnflaMmatLon, the rooms of relaxation, will only: ierlt prolong: The exchange between the air ambiarlt and imbr ~ les of Ia primary combustion while thanks to r ~: lnflammatiorls ~ each bedroom dc tent,] e ~, imbrû] és are each fo] s themselves ~ very warm-ting ~ és.
In the last chamber 26, the primary air inlet 103 on the other hand is set to, without being excessive, be sufficient for full combustion so that after its last bickering, the rejection to the smoke pipe 34, takes place in the form of a neutral gas and at low temperature.
The base of the outlets 7, 17, 27 of the hinges 6, 16, 26 preferably has den-telures favorlsant the retention of unburnt particles and thus avoiding their evacuation tion.

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Claims (4)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendi-qué, sont définies comme il suit: The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed are defined as follows: 1. Appareil de combustion qui, outre une chambre (1) de combustion primaire, comprend sur le conduit principal d'évacuation des produits de la combustion vers la cheminée au moins deux chambres (6, 16, 26) afin, en plus de leur chicanage freinant l'écoulement des gaz brûlés, de favoriser l'échange thermique et de provoquer la détente de ces gaz, cet appareil étant caractérisé:
- en ce que, de manière telle que chaque chambre de détente réalise en outre une chambre de combustion, indépendamment du conduit principal (5, 7, 17):
chaque chambre à compter de la seconde est raccordée directement au foyer primaire par une conduite (110), chaque chambre est raccordée à une conduite d'entrée d'air (101, 102, 103) et, - en ce que l'entrée d'air de chacune des chambres de déten-te (101, 102) ormis la dernière (103) est de débit inférieur à celui nécessaire à une combustion totale des imbrûlés qui y parviennent. 1. Combustion apparatus which, in addition to a chamber (1) primary combustion, includes on main duct evacuation of combustion products to the chimney at least two chambers (6, 16, 26) so, in addition to their bickering slowing the flow of burnt gases, promoting heat exchange and cause these gases to expand, this apparatus being characterized:
- in that, in such a way that each relaxation room also builds a combustion chamber, independently from the main duct (5, 7, 17):
each room from the second is connected directly to the primary focus via a pipe (110), each room is connected to an air inlet pipe (101, 102, 103) and, - in that the air inlet of each of the expansion chambers te (101, 102) orm the last (103) is of lower flow to that necessary for a total combustion of unburnt which do it. 2. Appareil à combustion selon la revendication 1, dans lequel chaque chambre de détente (6, 16, 26) a sa sortie formée par au moins un conduit (7, 17, 27) caractéri-sé en ce que, pour provoquer le chicanage, ce conduit tra-verse la paroi supérieure (8, 18, 28) de cette chambre de détente et y pénètre sur environ un tiers de la hauteur de ladite chambre. 2. Combustion apparatus according to claim 1, in which each expansion chamber (6, 16, 26) has its outlet formed by at least one characteristic duct (7, 17, 27) se in that, to cause bickering, this conduit travels pours the upper wall (8, 18, 28) of this chamber trigger and enters it about a third of the height of said room. 3. Appareil à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque entrée d'air primaire (101, 102, 103) s'opère par une conduite raccordée à l'extérieur. 3. Combustion apparatus according to claim 1, characterized in that each primary air inlet (101, 102, 103) is operated by a pipe connected to the outside. 4. Appareil à combustion selon la revendication 1, 2 ou 3,caractérisé en ce que, sur chaque conduite (101, 102, 103) d'entrée d'air, est intercalé un registre de réglage (131, 132, 133). 4. Combustion apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that, on each pipe (101, 102, 103) of air intake, is interposed a register of adjustment (131, 132, 133).