Brevet FR2006243A1 — publié le 19691226

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux brûleurs à gaz» Plus particulièrement, l'invention concerne un brûleur du type complet par lui-même, et à une nouvelle chambre perfectionnée de mélange de gaz e.t d'air et d'allumage. Bien 5 que l'ensemble de brûleur de l'invention présente une utilité générale pour être appliqué au chauffage de l'air et à des fourneaux, il est particulièrement adapté à être utilisé dans des traitements de chauffage industriels et, en conséquence, l'invention va être décrite à ce dernier propos. 10 L'ensemble de brûleur comprend une source d'approvisionne ment en air de combustion qui, dans son application préférée, est totalement extérieure à l'environnement que l'on chauffe. De ce fait, le brûleur est particulièrement utile dans les environnements de systèmes dana lesquels le pourcentage de la teneur en 15 oxygène, en humidité, et en gaz inertes de l'air à chauffer varie largement. Des soupapes conjuguées placées dans les passages d'entrée d'air et de gaz fournissent un réglage précis des quantités-relatives d'air et de gaz de combustion introduites dans la chambre cLe combustion, en assurant ainsi un dosage approprié 2Q de l'air et du gaz sur toute la gamme d'allumage du brûleur à partir d'une commande thermostatique "unique» On ne réunit pas l'air et le gaz avant qu'ils ne pénètrent dans la chambre de combustion, et, en conséquence, on évite efficacement la difficulté provenant d'un allumage prématuré. Le montage latéral ou 25 à angle droit du ventilateur d'air de combustion par rapport à la chambre de" combustion procure un ensemble d'une longueur totale courte et d'un faible poids, qui se prête à ce qu'on le monte facilement du coté de refoulement ou du. coté d'aspiration du ventilateur de circulation du système de traitement. 30 On construit et on agence la chambre de combustion de l'ensemble de façon à favoriser un mélange parfait du combustible gazeux et de l'air de combustion dans des proportions propres: à réaliser une combustion stoechiométrique complète sur toute la gamme de commutation du brûleur. En partictilier, la 35 chambre de mélange et d'allumage présente un conteur conique, le combustible gazeux étant introduit par la petite extrémité du cône et dirigé le long de la surface intérieure de celui-ci, tandis que l'air de combustion est introduit, avec une composante de mouvement de tourbillonnement ou de rotation, par des 69 11578 2 2006243 ouvertures inclinées d'une façon appropriée qui sont ménagées dans la surface du cône. Le tourbillonnement résultant de l'air et des gaz procure une durée plus grande pour le mélange, et aide à fournir au brûleur d'excellentes qualités de réglage de 5 l'allumage et de maintien de la flamme. A cet égard, une série de bossages cix-conf érentiels formés sur la surface intérieure du cône aident encore au maintien de la flamme et au réglage de l'allumage pour chaque niveau d'inflammation, la construction du cône mentionnée ci-dessus procure également un grand rapport 10 entre les taux maximum et .minimum de combustion, et on peut également étrangler le brûleur sur toute sa gamme de fonctionnement, en faisant varier de façon régulière et continue la chaleur qu'il débite. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in-15 ventiôn ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins, sur lesquels les mêmes numéro® de réfé-20 ' rence identifient les mêmes éléments sur les différentes figures : "La figure 1 est une vue schématique d'un système de chauffage de traitement industriel comprenant.un brûleur à gaz selon la présente invention; 25 La figure 2 est une vue en coupe de l'ensemble de brûleur suivant les lignes 2-2 de la figure 1 ; La figure 3 est une vue en coupe du. brûleur suivant les lignes 3-3 cte la figure 2; La figure 4 est une/coupe de l'ensemble de brûleur suivant 30 les lignes 4-4 de la figure 3; Le figure 5 est une vue en coupe du cône de mélange et d'allumage suivant les lignes 5-5 la figure 4; La figure 6 est une vue partielle en coupé du cône suivant les lignes 6-6 de la figure 5j 35 La figure 7 est une vue en coupe d'une autre fo,rme de ré alisation du brûleur à gaz de la présente invention, dans laquelle les ouvertures du cône sont constituées par des fentes rectangulaires disposées obliquement dans la surface du cône, comme on le voit sur la vue détaillée à une échelle agrandie 69 11578 3 2006243 de la figure 7 A; La figure 8 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation du brûleur à gaz de la présente invention, dans laquelle les ouvertures du cône sont constituées par des fentes rectangu-5 laires inclinées vers l'arrière en direction de l'entrée du cône, comme on le voit sur la vue détaillée à une échelle agrandie de la figure 8:A; La figure 9 est une vue en coupe d'une autre forme encore du "brûleur à gaz de la présente invention; 10 La figure 10 est une vue partielle en coupe d'encore une autre forme de réalisation du "brûleur à gaz de la présente invention; et La figure 10A est une vue détaillée de l'ajutage de décharge de la figure 1Q. 15 En se reportant maintenant à la figure 1, on y voit repré senté un système de chauffage classique 11 de traitement industriel qui comprend un ensemble de brûleur 12 monté extérieurement et présentant les caractéristiques de l'invèntion. Le système de chauffage 11 comprend un four ou chambre de cuisson 14- compor-20 tant des conduits de. sortie et d'entrée de circulation d'air 16 et 18, respectivement, communiquant avec l'enceinte du four à ses extrémités opposées. Un ventilateur à grand débit 20 de remise en circulation est branché en série entre les conduits 16 et 18 du système pour remettre- continuellement l'air en circùla-25 tioh, de même que pour mélanger à celui-ci les gaz à haute température du brûleur, comme indiqué schématiquement sur le dessin par les -flèches en traits pleins et discontinus* Le brûleur 12, ainsi qu'il sera bientôt expliqué, utilise une source d'alimenta-fion en air de combustion extérieure au système de traitement 11 50 et, en conséquence, la teneur en pourcentage d'oxygène, d'humidité ou-de gaz inertes, ets;...., de l'air re-.is en circulation peut varier largement, sans influencer défavorablement en aucune manière le fonctionnement du brûleur 12. Le brûleur 12 est monté sur le conduit 16 de retour d'air, 35 bien qu'il soit évident qu'on puisse également le monter sur le conduit d'entrée 18. Quoiqu'il en soit, l'ensemble de brûlera est destiné à être installé et retiré commodément grâce à l'utilisation d'une pièce moulée extérieure 22 de support comportant une bride de montage annulaire 22a d'extrémité. Dans le présent 69 11578 4 2006243 système, on boulonne la bride 22a_ sur une bride associée d'un manchon de décharge 24, en fixant solidement le manchon 24- à son tour à la paroi du conduit 16, une partie tubulaire allongée du manchon s'étendant dans le conduit sur une distance importante. 5 En variante, on peut monter l'ensemble de brûleur 12 en boulonnant la bride 22a directement sur la paroi du conduit 16. On préfère toutefois utiliser le manchon de décharge 24, étant donné qu'il forme un conduit commode pour faire pénétrer les gaz chauds dans l'air remis en circulation à travers le four, et 10 qu'il sert également d'écran pour protéger la chambre de combustion du brûleur contre les conditions hostiles du milieu, comme par exemple de l'"air chargé d'humidité, des gaz inertes, etc... qui peuvent tendre à exercer une influence défavorable sur le processus de combustion. 15 Comme on le voit en outre sur la figure 1, l'ensemble de brûleur 12 comprend un carter 26 de roue à aubes supporté perpendiculairement sur la pièce moulée 22, ou latéralement par rapport à celle-ci, et un moteur d'entraînement 28 monté en alignement avec un arbre d'entraînement central du carter 26 de la roue à 20 aubes. En se reportant maintenant aux figures 2 et 3, le carter SI 26 est d'une configuration cylindrique et/son intérieur est montée au centre ..'une roue à aubes 32 à éléments multiples destinée à être entraînée pour tourner par le moteur 28 pour refouler l'air 25 de combustion dans un conduit de sortie 30, -comme indiqué sché-matiquement par les flèches tracées sur le dessin'. L'ensemble de roue à aubes fournit la totalité de l'air de combustion utilisé par le brûleur 12, et il tire cet air de l'espace environnant . 30 L'ensemble de brûleur 12 comprend également une chambre de mélange de gaz -et d'air et d'allumage, ici un cône 34 présentant une extrémité d'entrée d'un diamètre étroit et divergeant vers l'extérieur en direction d'une extrémité de sortie agrandie. L'extrémité de sortie du cône 34- se termine en affleurant la face 35 Afin de faire arriver l'air destiné au processus de combus-40 tion, le cône 34 comprend un certain nombre d'ouvertures espacées. 69 11578 5 2006243 circonférentiellement et ménagées dans chacun des étages d'une série d'étages espacés axialement. Dans la présente forme de réalisation, il y a quatre de ces étages, bien qu'il puisse y en avoir plus ou moins suivant la dimension du brûleur, etc..., les 5 ouvertures de chaque étage étant designées d'une façon générale par les numéros de références respectifs 35 - 38. Les ouvertures des différents étages sont d'une dimension progressivement;graduée à partir du premier étage 355 placé tout près de l'extrémité : d'entrée du cône, jusqu'au quatrième ou dernier étage des ouver-10 tures 38 placé près de l'extrémité de sortie du cône pour fournir de cette façon le volume d'air de combustion proportionnellement plus grand nécessaire aux niveaux de combustion de plus en plus ■élevés du brûleur. De même, ainsi qu'on l'expliquera plus en détail, on forme de préférence les ouvertures dans la surface du 15 cône de façon à communiquer une composante de mouvements de rotation à l'air qui les traverse. La quantité d'ouvertures, leurs dimensions et leur inclinaison dans chaque étage dépendent de la dimension physique, de la capacité de chauffage, et des caractéristiques de" combustion vou-20 lues, etc... du brûleur, ces différents paramètres étant choisis de façon à maintenir une combustion stoechiométrique uniforme et complète en tous les points compris entre un niveau de combustion minimum et un niveau de combustion maximum. Afin d'augmenter les propriétés de maintien de la flamme 25 e"t- de réglage de l'allumage du brûleur, le cône 34- comprend en outre une série de bossages circonférentiels 40 et 42 s'étendant intérieurement à partir de la surface intérieure du cône, et disposés axialement en un point intermédiaire entre les étages d'ou-.vertures 35 - 36 et 36 - 37, respectivement. Les bossages 42 font 30 saillie vers l'intérieur sur une distance un peu plus grande que ne le font les bossages 40, comme nécessaire pour réaliser des caractéristiques de fonctionnement équivalentes pour la zone présentant une coupe transversale, plus grande entourée par les bossages 42. Comme il sera expliqué par la suite, les bossages 35 40 et 42 séparent le cône en une progression de zone de combustion qui augmente le mélange de combustible et d'air,- le maintien de la flamme et l'efficacité de la combustion à chacun des niveaux de combustion d'une progression correspondante. On peut disposer des bossages ou rebords annulaires semblables (non re-40 présentés) entre les étages d'ouvertures 37 - 38, et à l'extrémité 11578 6 2006243 de sortie du cône dans les mêmes buts, bien que de tels rebords soient généralement inutiles puisque le brûleur est par inhérence plus stable au niveau de combustion élevé de ces zones. les bossages et l'air de combustion tourbillonnant tendent 5 en coopérant à empêcher un déplacement prématuré vers l'extérieur du point d'allumage comme pourrait le faire, par exemple, l'aspiration négative correspondant'à une colonne d'eau de 76 mm, ou plus forte, du ventilateur 20 de remise en circulation (figure 1). Les bossages 40 et 42 ne sont toutefois pas assez grands . 10 pour aboutir à des jjhases brusques dans le rendement calorifique produit entre les zones de combustion successives et, à mesure que la flamme se déplace vers l'extérieur,, elle se refixe rapidement à la paroi du cône au delà de chaque rebord. L'ensemble de brûleur représenté fournit à tous les niveaux de combustion 15 une flamme, bleue intense relativement courte, une combustion uniforme se produisant en travers de la totalité de.la coupe transversale du cône. On donne à la pièce moulée extérieure de support 22 une configuration lui. permettant de former un dispositif d'entrée 20 d'air pour le conduit de sortie 30 du carter 26 de la roue à aubes. La pièce annulaire moulée 22 forme, en combinais-on avec la "surface extérieure du cône 34, une chambre de distribution annur-laire désignée d'une façon générale par le-numéro de référence 48 sur le dessin. De préférence, la chambre 48 est.d^un volu-25 me relativement petit pour conserver à la totalité de , 1'.ensemble de brûleur un poids aussi léger et un encombrement aussi, faible que possible. La chambre 48 entoure entièrement le cône 34, et le volume d'air qui lui est envoyé par la roue à aubes, est tel qu'une pression positive à peu près constante y est maintenue 30 pour tout régime de combustion donné. En conséquence; l'air de combustion est.dirigé à une pression uniforme -à travers toutes les ouvertures du cône pour pénétrer dans la région entourée par celui-ci. De préférence, la pression d'air existant à l'intérieur de la chambre de distribution 48 est telle qu'il se pro-35 duit entre la chambre 48 et la chambre formée par le cône 34- une gamme de différences de pression allant d'environ'zéro à la pression d'une colonne d'eau de 127 nwi pour un fonctionnement normal. Un ajutage 50 de décharge de gaz est disposé à l'extrémité 69 11578 7 2006243 d'entrée du cône 34-; plus particulièrement, l'ajutage est étroitement ajusté à l'intérieur d'un col entourant l'entrée du cône 34. L'ajutage 50 comprend une série d'orifices de décharge de gaz 52 espacés circonférentiellement, huit de ces orifices exis-5 tant dans la forme de réalisation représentée. Comme on le voit sur la figure 3, les axes centraux des orifices 52 sont disposés à peu près parallèlement à la surface intérieure du cône afin de diriger un combustible gazeux le long d'un parcours analogue. Un passage d'entrée de gaz 54 allant d'une source (non représentée) 10 à l'ajutage 50 est formé par une partie postérieure creuse 56 de la pièce moulée 22. Des soupapes de réglage de débit jumelées, ici des soupapes à papillon 60 et 62 placées respectivement dans le conduit d'air 30 et dans le passage d'entrée de gaz 54-, sont montées de 15 façon à maintenir une relation prédéterminée entre la quantité de combustible gazeux et d'air de combustion introduite dans la région enfermée du cône sur la totalité de la gamme de combustion du brûleur. Les soupapes 60 et 62 sont reliées entre elles par des bras de tringlerie 64- et 66 respectivement, qui sont 20 engagée dans les extrémités opposées d'un bras de levier de commande articulé 70. On effectue le mouvement de pivotement du bras 70» et de ce fait des soupapes 60 et 62, en réglant par un mouvement de rotation un cadran de réglage de température ou de thermostat (non représenté) pour réaliser de cette façon une 25 augmentation ou une diminution proportionnée de la quantité de gaz et d'air de combustion communiquées à la région enfermée du cône 34-. En se reportant maintenant aux figures 4- et 5» on peut y considérer plus en détail les caractéristiques structurelles du 30 cône de mélange at d'allumage 34-. Le cône 34- est moulé en une fonte ductile à haute teneur en silice (4-,5 à 5# de silice) et comporte un angle inclus dépendant du rendement calorifique minimum, du rendement calorifique maximum, etc... qui sont avantageux pour un ensemble de brulètii? - particulier. Dans les formes 35 commerciales préférées que l'on propose, l'angle inclus du cône 34- de l'ensemble de brûleur est compris entre 4-0° et 66° environ. On peut toutefois obtenir des rendements du brûleur acceptables en utilisant un cône présentant Tin angle inclus inférieur à 40° ou supérieur à 66°. 69 11578 s 2006243 Les étages d'ouvertures respectifs du cône 34 sont espacés axialement à des intervalles prédéterminés de l'entrée du cône à son extrémité de sortie, et les ouvertures de chaque é-tage sont de dimensions graduées, comme exposé précédemment. 5 Plus particulièrement, les ouvertures 35 du premier étage sont placées près de'1'extrémité d'entrée ou col du cône 34 pour former un mélange rapide de l'air et du gaz pénétrant dans le cône. Un dispositif d'allumage par étincelles classique 74 traverse le cône 34, ses éléments d'allumage parallèles étant placés immédia-10 tement au delà des ouvertures 35 pour enflammer le mélange d'air et de gaz. La superficie totale des ouvertures 35 du premier étage est telle qu'elle fournit de l'air de combustion en quantité suffisante au niveau de combustion minimum du brûleur à l'endroit 15 où le point d'allumage du mélange de gaz et d-1 air est situé en arrière du premier bossage annulaire 40» Dans la présente forme de réalisation, le premier étage d'ouvertures comprend huit ouvertures circulaires individuelles 35 disposées à des -interval-. les également espacés autour de la circonférence du cône 34. Le 20 nombre exact d'ouvertures formées dans chacun des.différents é-tages, et le nombre exact d'étages ne sont pas critiques, bien qu'ils doivent être en nombre suffisant pour fournir une répartition raisonnablement uniforme de l'air autour de la circonférence du cône de façon à produire un mélange parfait d'air et 25 de gaz immédiatement après l'entrée de l'air dans le cône et avant la combustion. Un nombre d'ouvertures de 1*ordre de 6 à 12 est habituellement convenable, un nombre d'ouvertures plus grand par étage ne faisant qu'augmenter le coût de fabrication du cône en réduisant peut être son intégrité structurelle sans 30 augmenter sensiblement, si tant est qu'il le fasse, l'efficacité de fonctionnement du brûleur. Les étages d'ouverture 36-38 de la présente forme de réalisation, allant du second au quatrième, comprennent de la même façon huit ouvertures également espacées autour de la circonfé-35 rence du cône, les ouvertures individuelles de chaque étage é-tant également d'une même dimension. Toutefois, pour fournir de l'air de combustion en quantité suffisante à mesure-que le point d'allumage de la flamme se déplace vers l'extrémité de sortie du cône avec des niveaux de combustion du brûleur .accrois, la super-40 ficie totale des ouvertures de chaque étage successif va en 69 1157Ô 9 2006243 augmentant progressivement par rapport à celle d'un étage précédent. Dans les formes commerciales préférées que l'on propose, les rapports moyens de la superficie totale des ouvertures pour les étages 36, 37 et 38 sont d'environ 3»5,6 et 9,5 fois plus 5 grands que la superficie de l'étage d'ouvertures initial. On peut toutefois obtenir des rendements de brûleurs acceptables en utilisant des ouvertures de cônes donnant des rapports supérieurs ou inférieurs à 3,5, 6 et 9,5 à un. A titre de variante de ce qui précède, on peut maintenir 10 la dimension des ouvertures individuelles destinées à chaque é-tage plus uniforme ou plus constante, et réduire l'espacement circonférentiel entre chaque ouverture en augmentant progressivement le nombre d'ouvertures ménagées dans chaque étage successif. On ne préfère toutefois pas ce dernier agencement d'une 15 façon générale, du fait que le nombre accru d'ouvertures augmente sensiblement le coût de fabrication alors que la turbulence plus forte par inhérence, etc..,. à des niveaux de combustion relativement élevés assure un mélange de l'air et du gaz satisfaisant sans cette modification. De même, les ouvertures plus gran-20 des représentent un moindre obstacle à l'entrée de l'air de combustion. Par contre, on a constaté qu'on améliore le mélange de gaz et d'air de combustion en déportant obliquement les ouvertures de chaque étage par rapport à celles des étages voisins. De 25 ce fait, on espace l'une de l'autre chacune des huit ouvertures 35 du premier étage d'un angle de 4-5°, alors qu'on déporte les ouvertures 36 espacées de façon semblable obliquement par rapport aux ouvertures 35 de façon à les situer approximativement à mi-chemin entre celles-ci. Les ouvertures de l'étage 37 sont 30 alignées avec celles.de l'étage 35, alors que les ouvertures des étages 36 et 38 sont alignées. On a constaté que la disposition en biais des ouvertures formées dans la surface du cône a un effet très marqué sur les propriétés ou caractéristiques de combustion du cone. Comme re-35 présenté par une ouverture 37 de cone de la figure 5, l'axe central de celle-ci et des autres ouvertures du cône est perpendiculaire à la surface de celui-ci, comme on le voit sur la coupe longitudinale du cône faite à travers l'ouverture. Les ouvertures de chacun des étages 35 - 38 sont également formées dans la 40 ' surface du cone de façon à produire un tourbillonnement ou un 69 11578 10 2006243 mouvement de rotation de l'air de combustion autour de l'axe central du cone. La disposition angulaire des ouvertures nécessaires pour produire cet effet est représentée par l'ouverture typique 38 de la figure 6. Un rayon du cone est représenté comme étant 5 tracé par le centre de l'ouverture typique 38. Dans les formes commerciales préférées que l'on propose, l'axe central des ouvertures 38 ménagées dans le cone dë l'ensemble de brûleur 12 forme un angle compris entre 25 et 45° avec le rayon du cône. Toutefois, on peut obtenir un rendement acceptable du brûleur 10 en orientant l'axe central des ouvertures 38 formées dans le cône de l'ensemble 12 de façon à ce qu'il forme avec le rayon du cône un angle' inférieur a 25° ou supérieur à 4-5°. De ce fait, l'air de combustion qui entre comporte un -srecteur de mouvement tangentiel, et celui-cd. est renforcé par l'orientation angulaire 15 semblable des autres ouvertures de cet étage, de même que de celles des autres étages. Dans, la présente forme de réalisation, les ouvertures de chaque étage sont toutes orientées suivant le même angle (30°) par rapport aux axes radiaux respectifs tracés par leur centre 20 géométrique. Le mouvement de rotation de l'air de combustion se traduit par uhe agitation importante des courants de gaz et d'air servant à favoriser un mélange parfait, et il tend également à retarder l'avancement de la masse combinée de gaz et d'air pour procurer d'excellentes caractéristiques de stabilité et de main-25 tien- de la flamme. Plus la composante de rotation tangentielle de l'air de combustion est grande, plus grand est l'effet de Retardement produit sur le déplacement en avant, c'est -à dire sur le déplacement en direction de l'extrémité de sortie du cône du mélange 3'0 de gaz et d'air. La disposition angulaire des ouvertures dans la forme de réalisation préférée des figures 11-6 est telle que le point d'allumage avance vers la sortie du cône avec un niveau de combustion allant en augmentant à un régime propre à assurer un maintien et une stabilité de flamme soutenus, mais pas assez 35 lentement pour produire une surchauffe du.cône. Bien que, dans la forme de réalisation représentée, l'orientation angulaire de toutes les ouvertures du cône soit identique , il peut être avantageux, dans certaines applications, que les ouvertures de chaque étage présentent des orientations angu-40 laires différentes ou qu'en fait-l'un des étages soit.en 69 11578 ii 2006243 opposition de phase par rapport à un étage d'ouvertures voisin, de façon à développer des masses d'air tournant en sens inverse. Par exemple, une mise en opposition de phase des ouvertures ménagées dans des étages successifs continue à fournir un mélange 5 parfait de gaz et d'air tout en autorisant une flamme relativement longue à chaque niveau de combustion, comme il peut être avantageux dans certaines applications de brûleurs. En résumé, on peut comprendre le mieux lé fonctionnement de la forme de réalisation préférée de l'ensemble du brûleur et 10 du cone de mélange de l'invention en se repDrtant de nouveau à la figure 3- la roue à aubes 32 à éléments multiples est entraînée par le moteur 28 pour fournir une alimentation en air extérieure importante à la chambre de distribution 4-8 par le conduit de sortie 30 de la roue à aubes et par l'ouverture" d'entrée de 15 la pièce moulée 22. De façon semblable, un combustible gazeux approprié, par exemple du propane ou un gaz naturel,' est communiqué au cone 34- par le passage d'entrée 54- et par l'ajutage 50 en arrivant d'une source sous pression'(non représentée). Typiquement, la pression de gaz dans le passage d'entrée 54- est 20 telle qu'il se produit entre le passage 54- et la chambre formée par le cone 34- une gamme de différences de pression allant d'environ zéro à la pression d'une colonne d'eau de 102mm, et que la pression de l'air s'exerçant dans la chambre de répartition 48 est typiquement telle qu'il se produit entre cette chambre 35 4-8 et. la chambre formée par le cône 34 une gamme de différences de pression allant d'environ zéro à la pression d'une colonne d'eau de 127mm pour un fonctionnement normal. On maintient les prQpôrti-bàà- voulues d'air et de gaz sur toute la gamme de combustion du brûleur ainsi que pour le niveau de combustion choisi 30 en réglant un unique cadran thermostatique (non représenté) pour étrangler ainsi d'une façon appropriée les soupapes à papillon jumelées 60 et 62. Les ouvertures 52 espacées circonférientie11ement dans l'ajutage 50 sont orientées de façon à diriger huit jets de gaz 35 tubulaires le long de trajectoires respectives à peu près parallèles dirigées vers l'intérieur de la surface du cône. L'air de combustion introduit par les huit ouvertures 35 du premier étage se dirige approximativement à angle droit par rapport aux jets de gaz tubulaires correspondants, ce qui se traduit par 40 69 11578 12 2006243 une action réciproque importante entre les courants d'air et de gaz. En outre, les jets d'air comprennent une composante de rotation, comme représenté schématiquement par les flèches sur le dessin, afin de fournir une période de temps plus longue pour 5 le mélange, de même que pour retarder l'avancement du gaz. Avec les réglages des soupapes de réglage de débit 60 et 62 que l'on voit sur le dessin, le point d'allumage du mélange est situé approximativement dans le plan du premier bossage annulaire 40. Le bossage 40 aide à empêcher le point d'allumage 10 d'être excessivement attiré en avant à de faibles niveaux de combustion, comme celà pourrait tendre à se produire du fait de l'aspiration du ventilateur 20 de remise en circulation (figure 1), ou de l'inertie d'avancement inhérente au mélange d'air et de gaz. La flamme de combustion s'étale à travers la totalité 15 de la coupe transversale du cone, et il se produit une flamme bleue, courte et intense. A mesure qu'on ouvre davantage les soupapes 60 et 62, la flamme progresse en avant du bossage annulaire 40 et se refixe rapidement à la surface intérieure du cone au delà de ce point. 20 Le mélange de l'air de combustion et des gaz se produit dans ce second étage d'allumage de la même"façon que celle du premier étage. Le bossage annulaire 42 s'étend un peu plus à l'intérieur dq la région du cone que le bossage 40,. afin dé former un écran équivalent pour cette superficie en coupe transversale plus 25 grande. . Un fonctionnement semblable se produit à mesure qu* on a-mène le brûleur à son niveau de combustion maximum ou total. La construction du" cône de mélange et d'allumage représentée procure au brûleur un grand rapport de réduction, c'est à dire 30 ■ un grand rapport entre ses régimes de combustion maximum et minimum. Dans la présente forme de réalisation, le rapport de réduction dépasse 40 : 1. Une variante du "cône de mélange est représentée sur les figures 7 et 7A. 35 Le côné 80 est d'une construction à. peu près identique à celle du cône 34, sauf que les ouvertures ménagées dans la surface du cône 80 présentent un contour rectangulaire 'allongé circonf érentiellement. Une ouverture typique de ces ouvertures 82 est représentée dans la vue éclatée de la figure 7A. Les ouver-4-0 tures 82 sont formées, comme les ouvertures circulaires du cône 69 11578 15 2006243 34, de façon à produire un courant d'air rotatif, comme indiqué par l'angle compris entre le segment 84 d'un axe radial du cone et l'axe central 85 de l'ouverture 82. La surface d'ouverture totale de chacun des étages d'ouvertures formés dans le cône 80, 5 de même que le nombre d'ouvertures par étage, sont identiques à ceux du cône 34. En conséquence, il se forme un tourbillonnement ou mouvement de rotation semblable du mélange de gaz et d'air, comme représenté schématiquement sur la figure 7 les flèches en traits pleins et en traits discontinus. Bien entendu, on peut 10 faire varier le nombre d'ouvertures du cône 80, ainsi que leurs dimensions, de la même manière que celle décrite précédemment à propos du cône 34. On peut faire varier également de la même façon le nombre de bossages annulaires, l'angle du cône de rotation, etc... 15 Dans la variante des figures 8 et 8A, un cône de mélange et d'allumage 90 comprends quatre étages d'ouvertures, sauf que les ouvertures de chaque étage, à la différence de celles du cône 34, sont formées de façon à diriger l'air de combustion vers l'arrière en direction de l'ajutage 50 pour retarder davan-20 tage le mouvement du mélange de gaz et d'air vers l'extérieur. Gomme on le voit sur la figure 8A, l'ouverture typique présente encore un contour rectangulaire allongé circonférentie11e-ment mais, à la différence des ouvertures 82 de la figure 7j l'ouverture 92 est formée de façon à projeter l'air de combus-25 tion vers l'axe central du cône 90 et en arrière en direction de 1*ajutage 50- Sauf encore pour la configuration et l'orientation angulaire des ouvertures ménagées dans le cône 90, cette forme de réalisation est de structure identique à celle du cône 34. Pendant le fonctionnement, le combustible gazeux et l'air de 30 combustion se mélangent de la manière représentée schématiquement sur la figure 8 par les flèches en traits discontinus et pleins, respectivement. On ne préfère pas cette forme de réalisation étant donné qu'il se produit un mélange de l'air et du gaz moins satisfaisant que dans le cone 34. Toutefois, l'incli-35 naison des ouvertures vers l'arrière en direction de l'extrémité d'entrée du cône 90 aide au maintien de la flamme. Une autre variante de l'invention est représentée par le cône 96 de là figure 9- Cette construction est également identique à celle du cône 34, sauf que toutes les ouvertures ménagées 69 11578 14 2006243 dans le cône 96 sont formées de façon à ce que leurs axes centraux respectifs soient alignés avec des lignes radiales respectives tracées depuis l'axe central du cône 96. De ce fait, l'air et le gaz se mélangent de la façon représentée schémati-5 quement par les flèches en traits pleins et en traits- discontinus, respectivement, que l'on voit sur la figure. On ne préfère pas non plus cette forme de réalisation, étant donné que l'ahs'êncô' de mouvement de rotation pour l'air de combustion procure un mélange de gaz et d'air moins satisfaisant, et que 10 la stabilité et le maintien de la flamme sont également quelque peu compromis. Dans -la forme de réalisation de la figure 10, le cône de mélange et d'ignition 98 est identique au cône 34, sauf que toutes les ouvertures sont formées de façon à diriger l'air de 15 combustion radialement vers l'intérieur plutôt que de lui procurer une composante de mouvement tangentielle.. ou tourbillonnante. En outre, on place un troisième bossage annulaire 99 entre les troisième et quatrième étages d'ouvertures du cône 98k . On peut former un quatrième bossage annulaire (non représenté) 20 entre le quatrième étage d'ouvertures et l'extrémité de sortie du cône, à volonté. De tels bossages annulaires supplémentaires ne sont en général nécessaires que dans les cas où le système de traitement auquel le brûleur est couplé produit un état de pression sensiblement bas à la sortie du brûleur qui tend à 25 - attirer la flamme à l'extérieur du cône dans une mesure peu a-vantageuse.. Les rebords que l'on ajoute protègent également la flamme contre les environnements hostiles du four de traitement, et peuvent être nécessaires dans certains cas pour empêcher les effets nuisibles de ces environnements sur la flamme du brûleur, 30 spécialement dans les cas où on supprime le manchon de décharge 24 (figure 1).- Dans la ferme de réalisation de la figure 10, on communique un yecteur de mouvement tangentielc au mélange de gaz et d'air à l'aide d'un ajutage 101 de forme appropriée. Comme on 35 le voit sur les figures 10 et 10Â, l'ajutage 101 comprend une série d'ouvertures espacées circonférientiellement et destinées à diriger le gaz vers l'extérieur en jets tubulaires orientés à peu près parallèlement à la surface divergente intérieure du cône 98. On forme toutefois les ouvertures 102 de façon à pro-4B duirê un mouvement de rotation de chacun des jets de gaz, comme 69 11578 15 2006243 indiqué schématiquement sur la figure 10 par les flèches en traits discontinus. Un tourbillonnement des gaz n'aide pas en général d'une façon importante le processus de mélange à n'importe quel niveau -de combustion, sauf au niveau le plus bas. Ce-5 ci tient au fait que la masse d'air utilisée dans le processus de combustion excède de beaucoup celle du gaz et qu'en conséquence , le mouvement de rotation du gaz est sensiblement annulé par le déplacement axial de l'air de combustion avant même que la combustion n'intervienne au second étage d'ouvertures. 10 Bien entendu, il va de soi pour les spécialistes de la technique,qu'on peut combiner de façon sélective les différentes caractéristiques des formes de réalisation décrites ci-dessus pour réaliser un esnsemble de cone de mélange et d'allumage et de brûleur d'une construction optimale pour une large gamme de 15 conditions de conception. Il est donc entendu que la présente invention, n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir.de son cadre. 20 Légende de la figure 6 rayon du cone Axe central de l'ouverture. R 0 A C 0 25 69 11578 16 2006243 REVENDICATIONS 1. Brûleur caractérisé en ce qu'il comprend : un cône de mélange et drallumage comprenant une paroi à 5 peu près conique divergeant vers l'extérieur et formant un espace de mélange d'air et de gaz circonférentiellement.clos, la paroi présentant un certain nombre d'ouvertures espacées circonfé-rentiellement et ménagées dans chaque étage d'une série d'étages axialement espacés; 10 une entrée d'air formant, en combinaison avec la surface extérieure de la paroi, une chambre de distribution servant à contenir 1/a.ir de combustion qui traverse les ouvertures du cône pour pénétrer dans l'espace de mélange; et un ajutage de décharge de gaz disposé à la plus petite 15 extrémité de la paroi et comprenant un certain nombre d'orifices de décharge de gaz, l'axe central de chacun des orifices étant à peu près parallèle à la surface intérieure.de la paroi pour diriger un combustible gazeux le long de la surface intérieure de la paroi afin de développer une caractéristique prédéterminée 20 d'action mutuelle et de combustion entre le gaz et l'air à l'intérieur de l'espace de mélange. 2. Brûleur suivant la revendication 1, caractérise en ce qu'il comprend un certain nombre de bossages circonférentiels s'étendant intérieurement à partir de la surface intérieure de 25 la paroi et disposés axialement entre des étages respectifs d'ouvertures du cône afin de former une progression de zones de combustion à l'Intérieur de l'espace de mélange pour faciliter le maintien de flamme, le mélange du combustible et de l'air, et le rendement de la combustion à chacun des niveaux de combustion JO d'une progression correspondante de ces zones du brûleur. 3. Brûleur suivant la -revendication 2, caractérisé en "ce que l'on forme les ouvertures dans la paroi pour développer une composante de mouvement' de rotation de. l'air de combustion par rapport à l'axe central de la paroi afin de favoriser davantage 35 le maintien de la flamme, le rendement du mélange de combustible et d'air et de la combustion à chacun des niveaux de combustion du brûleur de cette progression. 4. Brûleur suivant la revendication 3, carac- " térisé en ce que chacun des étages d'ouvertures du cône, de 69 11578 17 2006243 l'entrée rétrécie à l'extrémité de décharge de la paroi, présente une superficie totale d'ouvertures progressivement supérieure à celle d'un étage d'ouvertures précédent. 5. Brûleur suivant la revendication 4, caractérisé en ce 5 qu'il comprend une roue à aubes couplée à l'entrée d'air de façon à fournir la totalité de l'air de la combustion entrant à l'espace de mélange.. 6. Brûleur suivant la revendication 5j caractérisé en ce qu'il comprend une entrée de gaz reliée à l'ajutage de décharge 10 de gaz et des soupapes de réglage de débit jumelées et disposées respectivement dans l'entrée de gaz et dans l'entrée d'air afin de maintenir un rapport prédéterminé entre la quantité de gaz et la quantité d1air de combustion introduites dans la région entourée du cone pour la totalité de la gamme de combustion du 15 brûleur. 7- Brûleur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe central de chacune des ouvertures du cône forme un angle aigu prédéterminé avec un rayon du cône tracé par le centre des ouvertures respectives. 20 8. Brûleur suivant la revendication 75 caractérisé en ce que l'angle formé entre l'axe central du cone et la surface intérieure de celui-ci se situe dans une gamme prédéterminée afin de procurer une caractéristique de combustion choisie d'avance entre les niveaux de combustion minimum et maxinum du brûleur. 25 9. Brûleur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le cone comprend une série de quatre étages d'ouvertures espacés axialement, et que la superficie totale en coupe transversale du premier au quatrième étage augmente progressivement dans une certaine proportion pour fournir un volume d'air de combus-30 tion suffisant pour assurer une. combustion stoechiométrique à chaque niveau de combustion du brûleur. 10. Brûleur suivant la revendication 9j caractérise en ce que l'ensemble de brûleur est destiné à fonctionner avec une différence de. pression d'entrée d'air entre la chambre de dis-35 tribution et l'espace de mélange compris"entre une" pression nulle et la pression d'une colonne d'eau de 127mm et avec une différence de pression d'entrée de gaz entre '1'entrée de gaz et l'espace de mélange compris entre une pression nulle et une pression d'une colonne d'eau de 102mm. 69 11578 2006243 11. Brûleur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que chacun des étages d'ouvertures comprend-de 6 ' à 12 ouvertures disposées à des intervalles espacés à peu près'également autour de la circonférence de la paroi, et en outre dans lequel 5 les ouvertures de chaque étage sont décalées obliquement par rapport aux ouvertures d'un étage voisin. 12. Brûleur suivant la revendication 11., caractérisé en ce que les axes centraux des ouvertures sonx; perpendiculaires à la surface de la paroi, comme on l'observe dans des coupes longitu- 10 dinales respectives du cone faites à travers., chacune des ouvertures. 13. Brûleur' suivant la revendication 11, caractérisé en ce que lés axes centraux des ouvertures du 00rie sont inclinés en direction de l'entrée rétrécie du cone. 15 1.4» Brûleur suivant la revendication 1", caractérisé en ce que lés axes centraux des ouvertures du c8rié sont perpendiculaires à l'axe central du cone. 15. Brûleur suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les ouvertures, du cone présentent la forme de fentes rec- 20 tangulaires allongées circonférentiellement. 16. Brûleur suivant la revendication 1caractérisé en ce qu'il comprend î . ' un cone d'allumage et de combustion-présentant une extrémité d'entrée divergeant vers 1'extérieur en direction d'une 25 extrémité de décharge- et formant un espace "de mélange clos, le cône comportant un certain nombre d'ouvertures espacées circon-férentiellement et ménagées dans une série d'étages espacés axialement et comportant un certain nombre de bossages circon£é-rentiels s'étendant intérieurement à partir de la surface inté- 30 rieure du cone et disposés axialement entre des étages voisins d'ouvertures du conej une entrée d'air servant à introduire de l'air de combustion par ces ouvertures pour le faire pénétrer dans l'espace de mélange ; 35 une entrée de gaz. comprenant un ajutage de décharge dis posé à l'entrée du cone et servant à introduire un combustible gazeux, dans l'espace de mélange pour qu'il réalise une action mutuelle prédéterminée avec l'air de combustion. 17» Brûleur suivant la revendication 16, caractérisé en ce 69 11578 19 2006243 qu'on forme les ouvertures du cône de façon à développer une composante de mouvement de rotation de l'air de combustion autour de l'axe central du cône. 18= Brûleur suivant la revendication 16, caractérisé en ce 5 que l'ajutage de décharge de gaz comprend une série d'orifices d'admission de gaz. espacés circonférentiellement, ces orifices étant formés de façon à développer une composante de mouvement de rotation du' gaz, autour de l'axe central du cône. 19- Brûleur suivant la revendication 1?, caractérisé en ce 10 que les étages d'ouvertures du cône présentent des superficies d'ouvertures totales de plus en plus grandes de l'extrémité d'entrée à 1'extrémité de décharge. . " 20. Brûleur suivant la revendication 19, caractérisé en ce que là série de bossages annulaires s'étend progressivement da-15 vantage vers l'intérieur en direction de l'axe centrai du cône dans leur ordre de succession de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de décharge du cône. 21".». Brûleur suivant la revendication 20,- caractérisé en ce que. l'ajutage de décharge de gaz comprend un certain nombre d'o-20 rifices. de décharge de gaz espacés circonférentiellement et dont les axes centraux respectifs forment des angles respectifs avec l'axe central du cône, ces angles respectifs étant au moins aussi grands que l'angle formé entre l'axe central et la surface intérieure du c8ne»