Brevet FR2029608A1 — publié le 19701023

La présente invention est relative à un brûleur pour un mélange de combustible et d'air, ayant une puissance calorifique de sortie variable, et alimenté en mélange sous une pression constante, comportant une tête tubulaire ayant une ouverture d'écoulement variable pour le mélange combustible-air. L'invention a pour but d'obtenir une combustion efficace pour des puissances de sortie différentes et elle a pour objet à cet effet un brûleur caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture d1écoulement qui se règle d'ellemême directement et automatiquement en fonction du débit à travers elle, c'est-à-dire en fonction de la puissance calorifique de sortie désirée. D'autres caractéristiques de l'invention apparaltront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig.l est une vue schématique d'un brûleur à gaz comportant un nombre variable d'ouvertures d'écoulement pour le mélange combustible-air; la Fig.2 est une vue partielle d'un brûleur à gaz comportant une ouverture d'écoulement annulaire de dimension variable. Le brûleur à gaz représenté à la Fig.l est adapté pour constituer la source de chaleur d'un générateur de vapeur comportant une tubulure 10 enroulée de façon hélicoidale à spires jointives et comprenant un conduit d'alimentation 11 pour l'eau et un conduit-de sortie 12 pour la vapeur. Une tête de brûleur 1D, montée à l'intérieur4e l'enroulement de la tubulure 10 et suivant l'axe de cet enroulement, comprend un tube 14 qui peut être fermé à son extrémité supérieure au moyen d'une paroi 15. Un conduit d'alimentation 16en mélange combustible-air est relié à l'extrémité inférieure du tube 14.Un mélange de gaz et d'air sous une pression constante est fourni par le conduit 16 à l'extrémité inférieure du tube 14, en provenance d'un mélangeur et d ' une soufflante, par l'intermédiaire d'une vanne ou autre soupape de commande non représentée qui peut être du type à papillon. Cependant, le brûleur peut également être utilisé pour un combustible liquide et avec d'autres agents oxydants que de l'air, par exemple de l'oxygène. Le tube 14 comporte un nombre relativement grand de trous radiaux 17 répartis sur à peu près la totalité de la surface cylindrique du tube 14.La dimension des trous 17 et la distance entre le tube 14 et la tubulure 10 enroulée hélicoidalement autour de l'extérieur du tube et constituant le générateur de vapeur sont choisies de façon à produire un mélange de combustible et d'air sortant du tube à travers les trous qui, après allumage, produit des flammes ayant toutes à peu près la même dimension, règlées de façon à obtenir la meilleure émission de chaleur possible vers le générateur de vapeur. La pression du mélange de combustible et d'air agit également sur la dimension des flammes et cette pression est par conséquent maintenue constante, à une valeur appropriée, égale par exemple à celle d'une colonne d'eau de 100 mm.Du fait que le brûleur est destiné à produire une émission de chaleur pour des demandes de puissance de sortie variant de façon importante, les quantités très variables de mélange de combustible et d'air rendent difficile la commande de la pression dans le conduit d'alimentation 16. En conséquence, le brûleur comporte un régulateur de pression incorporé qui agit automatiquement. Dans le tube 14, qui est de préférence disposé verticalement, est disposé un corps 18 ayant la forme d'un piston et mobile librement. Le corps 18 coulisse facilement dans le tube 14 et a une masse qui est choisie, ou réglée, pour le maintenir flottant dans le tube 14 pour une certaine pression exercée par le mélange combustible-air sur sa surface inférieure 19.D'une façon connue en soi, le corps flottant 18 comporte des gorges annulaires 2) sur sa surface cylindrique afin d'empêcher toutes fuites excessives du mélange de combustible et d'air audelà du corps 18. Indépendamment de la quantité de gaz fournie, la pression exercée sur la surface inférieure 19, ou fond, du corps 18 est maintenue constante grâce au fait qu'un nombre variable de trous 17 est découvert par l'écoulement du mélange entre le conduit d'alimentation 16 et la surface 19 du corps 18. Si dans certains cas une grande quantité de mélange est fournie, le corps 18 est automatiquement déplacé et s'élève plus haut dans le tube 14, et d'autres trous 17 sont disponibles pour l'écoulement du gaz.Du fait que la pression du mélange est ainsi maintenue constante dans les trous 17, on obtient une certaine quantité de flammes qui ont essentiellement la même dimension, d'une part les unes par rapport aux autres et, d'autre part, lorsque la puissance calorifique de sortie du brûleur est modifiée, et par conséquent ces flammes émettent toutes de la chaleur vers le générateur de vapeur avec le coefficient de rendement le plus grand. Les trous 17 dans le tube 14 peuvent être agencés suivant.une courbe hélicoidale analogue à celle formée par la tubulure 10, de sorte que toutes les flammes lèchent la partie de cette tubulure du générateur 10 qui se trouve la plus proche du tube 14. Pour allumer le brûleur on peut utiliser un dispositif d'allumage connu en lui même. Dans le présente exemple il est constitué par un dispositif d'allumage électrique 20 disposé à la partie inférieure du brûleur. On a également représenté au dessin une vis de règlage 22 fixée au moyen d'un écrou 21 et grâce à laquelle on peut règler la position la plus basse du corps 18 de façon qu'une flamme pilote subsiste dans le brûleur lors du fonctionnement de celui-ci au ralenti, aussi longtemps que l'alimentation en mélange de combustible et d'air n'est pas complètement fermée. La tête de brûleur représentée à la Fig.2 comprend ùn conduit 24 d'alimentation pour amener un mélange de combustible et d'air, un corps 26 pouvant se déplacer librement étant agencé dans l'ouverture supérieure 25 du conduit. Le corps flottant 26 est constitué d'une partie conique 27 dont le sommet est dirigé vers le bas et dont la base a un diamètre au moins aussi grand que le diamètre interne du conduit 24, cette partie conique comportant une broche centrale de guidage 28 pouvant se déplacer dans un manchon de guidage 29 monté sur des traverses 30 fixées dans le conduit 24. Comme on le voit à la Fig.2, la surface inférieure 31 du corps 26 est de forme conique, mais elle peut également avoir une autre forme et être adaptée pour procurer la forme de flamme désirée, annulaire, qui peut être plus ou moins dirigée vers le haut. La surface interne de l'ouverture du conduit 24 peut également être conformée d'une façon particulière en fonction de la forme désirée de la flamme. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, non représenté, la tête du brûleur est constituée par un tube incliné contenant une bille agencée pour constituer le corps- soutenu par le mélange de combustible et d'air, la masse de la bille ou le degré d'inclinaison du tube pouvant ainsi être modifiés en fonction de la pression désirée du mélange combustible-air. Au moyen d'un générateur de vapeur et d'une source de chaleur suivant l'invention, de la chaleur est fournie à l'intérieur d'une surface cylindrique, grâce à quoi la quantité de chaleur par unité de cette surface est à peu près constante, tandis que la surface totale chauffée est augmentée ou réduite. Parmi les nombreux avantages du brûleur suivant l'inven- tion on peut mentionner le fait que son fonctionnement est extrê- mement silencieux du fait de l'absence de grandes quantités de gaz sous des pressions élevées s'écoulant à travers des buses REVENDICATIONS 1. - Brûleur pour un mélange de combustible et d'air du type à puissance de sortie variable dans lequel une pression constante est appliquée au mélange d'alimentation et comportant une tête tubulaire ayant une ouverture d'écoulement variable pour le mélange, caractérisé en ce que l'ouverture d'écoulement se règle d'elle-même directement et automatiquement en fonction du volume ou débit de l'écoulement à travers elle, c'est-à-dire en fonction de la puissance calorifique de sortie désirée. 2. - Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ayant une masse appropriée qui repose sur et est soutenu par le mélange de combustible et d'air et peut être élevé et abaissé dans la tête tubulaire du brûleur et maintient la pression du gaz constante pour des quantités différentes de mélange fournies. 3. - Brûleur suivant la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la tête du brûleur est constituée par un tube qui est de préférence disposé verticalement et à l'extrémité inférieure duquel est relié un conduit d'alimentation en mélange, ledit tube comportant des trous radiaux et un corps qui agit comme un piston dans le tube en découvrant un nombre de trous correspondant à ia puissance calorifique de sortie désirée du brûleur, mais fermant l'alimentation en mélange des autres trous du brûleur. 4. - Brûleur suivant la revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tête du brûleur est constituée par un tube à peu près vertical dont l'ouverture est recouverte par un corps mobile flottant sur le mélange de gaz se trouvant dans le tube et provoquant la formation d'une ouverture d'écoulement annulaire dont la hauteur varie en fonction de la quantité de gaz qui la traverse. 5. - Brûleur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la surface inférieure dudit corps mobile flottant a une forme qui est par exemple conique, adaptée pour guider l'écoulement du gaz. 6. - Brûleur suivant les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit corps mobile flottant comporte des moyens disposés dans le tube d'alimentatiDn pour guider son déplacement. 7. - Brûleur suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit corps mobile flottant soutenu par le mélange de combustible et d'air est une bille disposée dans un tube incliné dont l'inclinaison agit sur la charge exercée par la bille sur le mélange se trouvant dans le tube. 8. - Brûleur suivant-l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la vitesse de l'écoulement du gaz est à peu près la même pour des puissances de sortie différentes du brûleur.