Brevet FR2010459A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne un brûleur de combustibles, notamment par brûler des combustibles gazeux ayant une valeur calorifique supérieure à 3000 kcal/m3, brûleur dans lequel la conception de la structure interne permet de commander et de régler la puiser sance de chauffage et la proportion air-gaz, avec une longueur de flamme pratiquement identique pour les diverses puissances de chauffage ainsi qu'avec une combustion parfaite du combustible pour toutes les puissances de chauffage. C'est pourquoi la présente invention permet d'obtenir le chauffage recherché, de la façon la ^q plus avantageuse, avec un minimum de consommation de'combustible. La commande automatique de la proportion air-gaz suivant les besoins n'a pas reçue de solution satisfaisante dans les brûleurs à gaz connus. Dans certains cas, on a disposé à l'extérieur du brûleur des obturateurs réglables ou des jeux d'obturateurs ré-■jtj glables, ce qui augmentait le prix, le volume et les difficultés de construction du brûleur. Dans les brûleurs connus, les débits de gaz et d'air sont identiques pour des puissances faibles aussi bien que pour des puissances importantes. De ce fait, la flamme est plus.longue pour 20 clés puissances importantes et plus courte pour des puissances faibles. Ceci entraîne, particulièrement dans le cas de puissances élevées, une flamme plus longue qu'il n'est désirable et une flamme trop petite pour de faibles puissances. Il en résulte une combustion incomplète des gaz ou bien une combustion à l'extérieur du foyer, 25 particulièrement lorsqu'il s'agit de puissances élevées dans des foyers à des températures inférieures à 800°C, tandis que dans le cas d'une flamme fournissant peu de chaleur, c'est-à-dire d'une flamme "instable" ou "vacillante", il se produit une surchauffe locale nuisible. 30 Dans les brûleurs classiques, on a prévu des dispositifs spéciaux pour commander la puissance, la proportion air-gaz et la longueur de la flamme, dispositifs qui rendent les brûleurs compliqués et coûteux. La présente invention a pour objet tua brûleur dans le-35 quel un seul et même organe est prévu pour commander la puissance, maintenir constante la longueur de la flamme et commander la proportion air-gaz, grâce à quoi on obtient une diminution de la résistance du brûleur vis à vis de l'air, une répartition avantageuse des gaz brûlés dans la chambre--de..combustion et, un rendement 40 élevé de la combustion" aù moyen d'uhë-structure .siwpls et économique. ■A 69 T0678 2010459 On parvient à ces fins conformément à la présente inven-,1.' air tion en amenant/de combustion par différents trajets au droit des organes de commande à l'aide d'un agencement de commande disposé suivant un seul axe et actionné par un seul solénoïde, en produi-5 sant ainsi un mélange plus lent pour des puissances faibles et un mélange plus rapide pour des puissances plus élevées. Le même organe d'actiorinement commande ou règle directement, sans qu'un or-. gane supplémentaire quelconque soit nécessaire, l'admission du gaz, c'est-à-dire la puissance du brûleur, il assure la constance de la tO proportion gaz-air la plus desirable et dispense de l'utilisation de dispositifs de commande extérieurs coûteux qui peuvent être difficiles à coordonner# Ce fonctionnement du brûleur présente les avantages principaux suivants par rapport aux solutions connues. 15 1°) La longueur réglable de la flamme, pratiquement in dépendante de la charge, assure un transfert thermique le plus avantageux dans des chambres de combustion, par exemple dans les chambres de combustion des fours industriels ; 2°) Le disque mélangeur actionné par le solénoïde, non 20 seulement commande la longueur de la flamme mais sert, aussi à régler la puissance ainsi que la proportion gaz-air, grâce à quoi toutes ces mesures de commande se trouvent considérablement simplifiées, ce qui diminue le prix de revient du matériel ; 3°) Kême pour satisfaire les exigences de commande les 25 plus compliquées on n'utilise -qu'un seul obturateur de sécurité réglable, magnétique, placé à l'extérieur du brûleur, de manière à permettre une réduction considérable des dimensiOHH et du poids du matériel. La présente invention a trait à un brûleur de combusti-30 bles gazeux, particulièrement pour des combustibles gazeux ayant une valeur calorifique supérieure à 3000 kcal/m3, ce brûleur comportant une soufflante entraînée, de préférence, par un moteur électrique, une admission de combustible, une valve de gaz, un ajutage de gaz, des éléments d'allumage et de surveillance, le brû-35 leur précité comprenant ^encore, disposésr,sur un même axe dans.un carter commun qui e.st constitué, de façon avantageuse, par. plusieurs parties» les.; éléments constitutifs suivants moteur ~ d1 entraînement,: une soufflante, ûn solénoïde contënàht un ressort travaillant à la compression, un cône de mélange déplaçable axia-40 lement, une soupape à pointeau réunie au cône > un ressort travail— 69 10678 J 2010459 / ' . ' • " ^ lant à la compression et disposé sur ledit pointeau et un ajutage fixe pour le gaz ; la culasse en fer doux du solénoïde est montée sur le cône mélangeur, les deux ressorts travaillant à la compression portent contre le cône mélangeur, directement ou indirecte-5 xnt, et 1*espace intérieur du boîtier est divisé au moins en deux chambres, à savoir une chambre de solénoïde et line chambre d'air, lesdites chambres étant raccordées par des passages. On va décrire de façon plus détaillée la présente invention à titre purement illustratif en se référant à la figure uni-10 que du dessin annexé qui représente un mode de réalisation en coupe longitudinale . Une soufflante 9 entraînée par un moteur électrique 1 disposé dans la chambre 3 du moteur envoie de l'air de combustion depuis une chambre/soufflante 5 par des passages 6,7»8 et 10 jusque 15 dans une chambre de solénoïde 32 où un solénoïde 11 est monté sur une cloison 4. Sur ladite cloison 4 est montée axialement une tige 30 sur laquelle un cône de commande ou de mélange 12 est disposé de manière à coulisser sur le cône sous l'effet des forces opposées d'un ressort de compression 14 et d'un solénoïde 11. Quand le solé-20 noïde 11 est excité, la culasse en acier 13» montée sur le cône de mélange, est déplacée en direction du solénoïde et comprime le ressort 14. Un passage se trouve alors ouvert le long de la circonférence du cône de mélange 12, entre ce cône et une bague de répartition 26, pour que l'air s'écoule de la chambre de solénoïde 32 jus-25 que dans la chambre d'air 33» Quand le solénoïde 11 cesse d'être excité, le ressort 14 pousse le cône 12 vers l'avant, grâce à quoi l'ouverture 26 se trouvant sur la circonférence du disque 12 se ferme , de sorte que 1'air ne peut s * écouler dans la chambre d1air 33 que par les passages 22 de faible diamètre. 30 A l'état excité du solénoïde 11, le ressort comprimé 27 tire vers l'arrière le pointeau de soupape 24, ce qui fait que la quantité de gaz nécessaire pour une puissance de chauffage élevée peut s'écouler librement jusqu'à un ajutage de gaz 20. A l'état désexcité du solénoïde 11, le ressort plus puissant 14 comprime le res-35 sort 27» le pointeau de soupape 24 se déplace vers l'avant et diminue le débit du gaz. Un organe de commande fileté 29» disposé sur la partie avant du cône 12 commande ou_règle la proportion gaz-air en contrôlant l'avance du pointeau de soupape 24 distribuant le gaz. Une bague 31 placée sur le cône 12 comporte une surface usinée en 40hélice grâce à laquelle l'air de combustion s'écoule avec 69 10670 4 2010459 une certaine turbulence quand une puissance de chauffage élevée est désirée, ce qui fait que la longueur de la flamme diminue. Une chicane 18, de forme tronconique, est disposée sur la partie avant du brûleur pour assurer une combustion complète dans le cas d'une 5 flamme de faible température ou flamme "vacillante". Une enveloppe 2 recouvrant la partie arrière du brûleur a pour rôle de fermer et de protéger contre la chaleur le moteur électrique 1 et des conducteurs électriques d'arrivée 21, en plus de répondre-à des raisons d'esthétique. Un organe d'allumage 15 et 10 uix dispositif de surveillance de flamme 16 montés sur une nervure de renforcement 17 de l'ajutage de gaz assurent l'automatisation complète du fonctionnement du brûleur. Un conduit 23 sert à amener le combustible, par exemple du gaz naturel, à l'ajutage 20. Un joint d'étanchéité 25 est prévu pour empêcher le gaz.de pénétrer 15 à l'intérieur du brûleur. On utilise un procédé "flamme complète-flamme réduite" pour obtenir une puissance de chauffage basse ou une puissance de chauffage élevée ; quand le solénoïde 11 est excité, on obtient une puissance de chauffage élevée et quand le solénoïde cesse d'ê-20 "fcre excité, on obtient une faible puissance de chauffage. le dispositif de brûleur conforme à la présente invention présente les avantages principaux suivants : (a) Il est plus simple et plus facile à fabriquer que les dispositifs classiques. Le carter peut être réalisé avec des 25 tubes métalliques et des tôles.. (b) Un seul solénoïde est nécessaire pour régler la puissance de chauffage (qui peut être commandée par la pression de vapeur d'eau du four ou par sa température) ainsi que la proportion gaz-air. 30 (c) Du fait de la conception spéciale du cône de mélange déplaçable axialement, il convient pour commander non seulement la puissance de chauffage et la proportion gaz-air mais aussi la turbulence et, de ce fait, la longueur de la flamme. La résistance interne du brûleur est faible en raison des organes de commande gran— 35 dement simplifiés, de sorte qu'il est possible de réduire les dimensions de la soufflante et la puissance d'entrée de cette dernière. Le dispositif ne comporte aucune pièce tournante à l'exception de la soufflante et les causes de mauvais fonctionnement sont très rares du fait de la simplicité de la conception. 40 (d) Etant donné que la longueur de la flamme, à l'extérieur 69 10678 5 2010459 du brûleur, est constante, une charge uniforme de^a chambre de combustion ainsi qu'un meilleur rendement sont possibles. S'importe quel type connu de dispositif d'allumage et de surveillance peut être utilisé avec le brûleur conforme à la 5 présente invention en coopération avec les dispositifs compris dans le brûleur précité. De ce fait, le brûleur répond parfaitement à une large gamme d'exigences. On comprendra que la présente invention n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif. Si les éléments 10 constitutifs sont remplacés par d'autres éléments de conception différente mais de fonctionnement, de rôle et d'effet similaires, le cadre général de la présente invention ne s'en trouve pas modifié pour autant. 69 10678 6 2010459 EEVEEMCATIONS 1°) Brûleur de combustibles gazeux, particulièrement pour la combustion de combustibles gazeux ayant une valeur calorifique supérieure à 3000 kcal/m3, comprenant une soufflante, en-5 traînée, de préférence, par un moteur électrique, line admission de combustible, un obturateur réglable pour du gaz, un ajutage pour du gaz, des organes d'allumage et de surveillance, le brûleur sus— visé étant caractérisé pair le fait qu'il comprend/alignés sur un même axe danà un carter commun constitué da façon avantageuse par 10 plusieurs parties : un moteur d'entraînement, une soufflante, un solénoïde enfermant un ressort travaillant à la compression, un organe de mélange déplaçable axialement, une soupape à pointeau destinée au gaz et montée sur ledit organe, un ressort travaillant à la compression disposé sur le pointeau de la soupape précitée et 15 un ajutage fixe destiné au gaz, la culasse en acier doux du solénoïde étant montée sur l'organe de mélange, les deux ressorts qui travaillent à la compression portant contre cet organe de mélange, directement ou indirectement, et l'espace interne du boîtier commun étant divisé en au moins deux chambres, à savoir une chambre de so-20 lénoïde et une chambre d'air raccordées par des passages. 2°) Brûleur de combustibles gazeux suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de mélange a une forme conique et qu'une surface d'obturation servant à fermer l'ouverture ménagée dans la bague de répartition séparant la chambre de 25 solénoïde et la chambre d'air est prévue sur la circonférence dudit organe de mélange, la circonférence précitée étant plus petite que le cercle intérieur tangent aux alésages ménagés dans la bague de répartition précitée. 3°) Brûleur de combustibles gazeux suivant la revendica-30 tion 1 ou 2, caractérisé par le fait quîune bague hélicoïdale capable de créer line turbulence est disposée sur l'organe de mélange en face de l'ajutage destiné au gaz. 4e) Brûleur de combustibles gazeux suivant n'importe laquelle des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le so-35 lénoïde est le plus puissant des organes d'actionnement, que le ressort travaillant à la compression enfermé dans ce solénoïde est moins puissant^ que l'autre ressort travaillant à la compression et disposé sur le pointeau de la soupape destinée au gaz est le moins puissant et, qu'enfin, lesdits organes d'actionnement agissent suivant le 40 même axe» 69 10678 2010459 5°) Brûleur de combustibles gazeux suivant n'importe laquelle des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'un organe de commande fileté permet de régler le déplacement axial de la soupape à pointeau destinée au gaz. 5 6°) Brûleur de combustibles gazeux suivant n'importe la quelle des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'une chicane de forme tronconique est placée sur la partie avant du carter. 7°) Brûleur de combustibles gazeux construit et agencé 10 sensiblement comme décrit particulièrement ci-avant en référence au dessin annexé.