Brevet FR2014043A1 — publié le 19700410

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux pots des brûleurs à combustibles liquides, du genre de ceux cu"on utilise par exemple dans les poêles ou fours à mazout Les pots de brûleur de ce Genre fonctionnent sans alimentation spéciale en air, et ils sont actionnés par un ventilateur ou analogue. Ils comprennent un fond et une paroi sensiblement cylindrique sur plusieurs sections droites de laquelle sont réparties des ouvertures rangées en cercle, pour permettre l'entrée d'air ; certaine de ces ouvertures sont inclinées sur le rayon du pot0 X l'intérieur de ce pot sont répartis un ou-plusieurs anneaux de combustion ou déflecteurs annulaires de flammes, qui partagent ltespace intérieur en plusieurs chambres. On connatt de nombreuses variantes de ces pots de brûleur. De tous temps, des essais ont été entrepris pour améliorer le tirage, la production de suie, le domaine de réglage et la réduction du bruit du brûleur. Pour la conception et l'étude de nouveaux pots de brûleur, il est particulièrement important de s'attacher à réduire la production des dépôts et à diminuer la teneur des gaz brûlés en oxyde de carbone, La présente invention permet d'aboutir à ce résultat tout en satisfaisant aux impératifs précités qui correspondent à l'étant antérieur de la technique.Pour cela, on réalise un pot de brûleur du genre ci-dessus indiqué en veillant à ce que le volume situé à l'intérieur du brûleur au-dessus de l'unique anneau de combustion ait par rapport au volume interne situé audessous de cet anneau, une valeur située dans le rapport 1/2 à 1/3, tandis que la somme de toutes les sections des trous situés au-dessous de l'anneau de combustion a une valeur qui se trouve dans le rapport de 1/2 à 1/4 par rapport à celle de la somme des sections de tous les trous découpés au-dessus de ce même anneau0 En première approximation, la présente invention consiste à disposer les rangées de trous de l'admission d'air et de l'an- neau de combustion partageant l'intérieur du pot en une chambre inférieure et une chambre supérieure, de telle manière que les volumes des chambres soient inversement proportionnels aux sommes des surfaces des trous débouchant dans ces chambres En pratique, il n'est pas nécessaire de respecter très exactement cette proportionnalité, des tolérances assez larges étant acceptables en plus ou en moins.Cependant, les essais ont montré que la formation dioxyde de carbone reste très au-dessous de la limite acceptable tandis que la production de dépits est très inférieure celle qu'on observe habituellement, lorsqu'au-dessus de ltan- neau de combustion se trouvent de 26,5 ss à 33s0 G du volume, mais 70,5 % à 76,3 lsan- neau de combuszic,n restent donc de 67,0 1 à 73,5 % du volume et de 23,7 % à 29,5 ?;;o de la surface des trous0 Le dessein annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'inven- tion. Fig. 1 est une vuc partielle en coupe d'un pot de brûleur selon l'invention. Figo 2 en est une vue en élévation développée. Fig. 3 est une graphique de fonctionnement. On a représenté sur les dessins un pot de brûleur 10 qui comprend un fond annulaire 12 surmonté d'une paroi cylindrique 140 Un combustible liquide, tel que par exemple du mazout, est admis par une canalisation 160 Dans la portion non représentée de cette canalisation se trouve un clapet de réglage qui permet d'ajuster la valeur du débit de liquide et, par conséquent, la puissance de chauffage qu'on maintient à un niveau donné, Au moment de la tnise en marche, on allume le brûleur0 Le combustible qui s'y écoule se vaporise. La vapeur produite se mélange à l'air qui a pénétré à travers les ouvertures de la paroi 14, et ce mélange brûle pour donner une flamme chauffante dont les caractéristiques dépendent du réglage du clapet logé dans ou sur le pot de brûleur 10. Les ouvertures sont réparties sur la paroi 14 sous la forme de rangées circulaires de trous disposées dans des sections droites, Comme à l'habitude, le diamètre des trous reste constant sur une même rangée, tandis que les trous y sont régulièrement espacés. Le comportement du pot du brûleur en service dans un peêle ou dans un four donend essentiellement de la grosseur et de la répartition destines o Autrement dit, la grosseur et la répartition des trous d'admission d'air définissent principale ment a) le pourcentage de suies dans les gaz brûlés b) le bruit du brûleur c) la puissance de chauffage et la zone de réglage, en fonction de la grosseur du pot d) la basse teneur en CO e) la formation des dépôts et l'encrassement du pot de brûleur * Selon l'invention, on place relativement haut un anneau de combustion unique 20 qui repose sur un bourrelet périphérique embouti 18 et partage l'intérieur du pot du brûleur en une cham- bre inférieure 22 et en une chambre supérieure 240 Dans la zone de la chambre inférieure 22 se trouvent des rangées de trous référencées de 1 à 4, tandis que la chambre supérieure comporte les rangées 5 à 60 On va décrire maintenant à titre d'illustration, trois exemples essayés en pratique. Exemple 1 I1 s'agit d'un pot de brûleur ayant -un dianètre d = 153 mm -une hauteur totale h = 130 mm -un écartement de l'anneau 20 -par rapport au bord supérieur f = 37-mm. Les autres caractéristiques de la répartition des trous d'entrée d'air figurent sur le tableau suivant Tableau 1 Nombre Diamètre Distance Surface to- Angle d'in- des trous des trous du bord tale des trous clinaison (mm) supérieur (mm2) sur l'ho- en mm rizontale (L1- L6) Rangée 1 27 2 81 84,8 -79 Rangée 2 a - - Rangée2 9 1,7 61,5 20,4 - Rangée3 27 1,8 55 68,6 +690 Rangée4 27 1,8 32 68,6 Rangée 5 a - Rangée5 75 2,7 16,5 429,0 +44 Rangée6 75 1,5 7,5 150,8 - Dans ce tableau, comme sur les tableaux suivants, l'angle d'inclinaison des trous sur l'horizontale a eté compté dans le sens positif quand l'air eut pénétrer de bas en haut, etant donné que cette inclinaison est normale pour incorporer l'air à 1'écoulement Eiscendant des gaz de combustion. Seule la rangée inférieure des trous est le plus souvent inclinée en sens inverse, ce qu'on a fait apparaître en donnant à l'angle une valeur négative. Cette inclinaison en sens inverse de la rangée inférieure du pot de brûleur est prévue pour permettre à l'air introduit de pénétrer jusqu'au fond 12 au moment de l'allumage initial, c'est-à-dire pour assurer un mélange correct même dans ce fond 12 Dans exemple précité, le rapport des volumes des chambres au-dessus et au-dessous de l'anneau de combustion 2C est égal à 1/2,6.Si l'on veut exprimer ce résultat en pourcentage,, on dira que 27,6 % du volume du trou se trouve au-dessus de l'anneau 20 tandis que 72,4 % est situé au-dessous de ce même anneau. Le rapport des surfaces des trous est à peu près inversement proportionnel0 Audessus de l'anneau 20 se trouve 70,5 % de la surface totale des trous, tandis que 29,5 7 est au-dessous. La valeur de ce rapport est exactement de 1/2.39. Les mesures ont montré que la teneur en oxyde de carbone est inférieure à celle qu'on observe avec les brûleurs connus ; par ailleurs, la formation des dépôts est-elle aussi nettement diminuée. Exemple 2 I1 s'agit ici d'un pot de brûleur qui présente - un diamètre b = 176 mm - une hauteur totale h = 157 mm - une distance de l'anneau de combustion au bord supérieur f = 41,5 mmO Les autres caractéristiques concernant les orifices d'entrée d'air apparaissent sur le tableau suivant Tableau 2 Nombre Diamètre Distance Surface to- Angle d'in- des trous des trous du bord tale des trots clinaison (m) supérieur (mm2) sur l'ho- en mm rizontale (L1-L6) Rangée 1 29 2 106 91 -79 Range2a - - - Rangée2 12 1,5 81 21,1 Rangée3 24 1,5 71 42,2 +720 Rangée4 24 2,4 58 108,5 +69o Kangee5a 24 1,5 36,5 42,2 - Rangée 5 88 2,8 18 541,6 +440 Rangée6 88 1,7 7,5 199,8 Le rapport des volunes au-dessus et au-dessous de l'anneau de combustion 20 est égal à 1/2,8. En d'autres termes, 26,5 % du volume du pot se trouve au-dessus de l'anneau, alors que 73,5 % est au-dessous. La surface totale des trous au-dessus de l'anneau 20 est égale à 783,6 mm2, tandis qu'au-dessous de cet anneau, la surface totale des trous est de 262,8 mm20 Ainsi, environ 75 % (soit exactement 74,8 %) de la surface totale des trous est au-dessus de l'anneau 20, pour 25 % (exactement : 25,2 %) au-dessous. On obtient ainsi approximativement un rapport inversement proportionnel à celui des volumes, à savoir 1. Dutre une faible formation de dé rôts dans le pot de brûleur, cela permet d'obtenir une amélioration importante de la teneur en CO. Cela apparait sur le graphique de la fig. 3. De plus, il s'est avéré que la zone de réglage qui jusqu'à ce jour agissait de façon défavorable sur le déroulement de la combustion, influe désormais a peine sur la teneur en COO Exemple 3 Cet exemple montre que l'invention peut etre utilisée également avec succès pour réaliser des pots de brûleur de grande dimension. I1 s'agit ici d'un pot possédant - un diamètre d = 203 mm - une hauteur totale h = 178 mm - une distance de l'anneau de combustion au bord supérieur f = 59 mm. Les autres caractéristiques apparaissent sur le tableau suivant Tableau 3 Nombre Diamètre Distance Surface to- Angle des trous des trous du bord tale des trous d'incli- (mm) supérieur (mm2) naison en mm sur l'ho (L1-L6) rizontale Rangée 1 36 2- 126 113 -71 Rangée 2a 12 1,5 112 21,1 Rangée 2 12 1,5 93 21,1 Rangée 3 36 2 84 113 +640 Rangée 4 27 2,2 63 102,6 +79 Tableau 3 (Suite) Nombre Diamètre Distance Surface to- Angle d'in- des trous des trous du bord tale des tmus clinaison (mm) supérieur (mm2) sur I'hori- en mm zontale (L1-L6) Rangée Sa 13 1,8 40 33,1 Range 5 100 3,4 21 907,5 +440 Rangée 6 100 1,8 11 254,3 - 33 % du volume total se trouve au-dessus de l'anneau de combustion 20, tandis que 67 % est au-dessous de cet anneau. Le rapport des volumes est par conséquent de l'ordre de 1/2 . Le rapport des surfaces des trous au-dessous de l'anneau de combustion par rapport à ce qui se trouve au-dessus est légèrement supérieur, à savoir de l'ordre de 1/3,22. Ici, 76,3 % de la surface des trous est au-dessus de l'anneau 20, tandis que 23,7 % est au-dessous* Les valeurs mesurées de la teneur en CO correspondent ici encore à la représentation graphique de la fig. 3. En ce qui concerne la comparaison de la formation de dépots sur un brûleur selon l'invention et sur des brûleurs de type connu, les mesures ont montré que dans des condiotions comparables, après avoir brûlé 500 litres de mazout, la quantité de dépôts est de 28 g, contre seulement 12 g pour un pot de brûleur conforme à l'invention. L'avantage essentiel de l'invention est qu'après un réglage technique de base, du genre de celui qui a été effectué, les pots de brûleur réalisés suivant un principe unique, peuvent entre utilisés pour des puissances de chauffage très diverses et fabriqués très simplement, ce oui simplifie finalement les études et la construction des pots de brûleur0 REVENDTCATTONS 1 - Pot de brûleur pour des combustibles liquides, comprenant un fond, une paroi cylindrique percée de plusieurs trous dtb trée d'air répartis suivant des lignes cxPlindriques et parfois inclinés sur le rayon du pets ainsi qu'au moins un anneau de combustion logé à l'intérieur du pot, caractérisé en ce que le volume interne du pot situé au-dessus de l'anneau de combustion unique est dans un rapport de l'ordre de 1 à 1 par rapport au z ,7 volume au-dessous de cet anneau, tandis que le total des surfaces des trous au-dessous de l'anneau est dans un rapport de l'ordre de 1 à 1 par rapport à la surface des trous au-dessus de ce meme anneau0 2 - Pot de brûleur suivant la revendication 1, caractérisé par les dimensions suivantes - Diamètre du pot : 153 mm - Hauteur totale : 130 mm - Distance moyenne de l'anneau de combustion du bord supérieur : 36 mm. - Rangée nO 1 : 27 trous d'un diamètre de 2 mm placés à 81 mm du bord supérieur - Rangée nO 2 : 9 trous de 1,7 mm de diamètre placés à 61,5 mm du bord supérieur - Rangée nO 3 : 27 trous de 1,8 mm de diamètre placés à 55 mm du bord supérieur - Rangée n 4 : 27 trous de 1,8 mm de diamètre placés à 32 mm du bord supérieur - Rangée n 5 : 75 trous de 2,7 mm de diamètre placés à 16,5 mm du bord supérieur - Rangée n 6 : 75 trous de 1,6 mm de diamètre placés à 7,5 mm du bord supérieur 3 - Pot de brûleur suivant la revendication 1, caractérisé par les dimensions suivantes - Diamètre du pot : 167 mm - sauteur totale : 157 mm - Distance moyenne de l'anneau de combustion au bord supé rieur LIi : 5 mm - Rangée n 1 : 29 trous de 2 mm de diamètre situés 105 mm du bord supérieur - Rangée n 2 : 12 trous de 1,5 mm de diamètre placés à 81 mm du bord supérieur - Rangée n 3 : 24 trous de 1,5 mm de diamètre placés à 71 mm du bord supérieur - Rangée n 4 : 24 trous de 2,4 mm de diamètre placés à 58 mm dugbord supérieur - Rangée n 5a; 24 trous de 1,5 mm de diamètre placés à 71 mm du bord supérieur - Rangée n 5 : 88 trous de 2,8 mm de diamètre placés à 18 mm du bord supérieur - Rangée n 6 : 88 trous de 1,7 mm de diamètre placés à 7,5 mm du bord supérieur, 4 - Pot de brûleur suivant la revendication 1, caractérisé par les dimensions suivantes - Diamètre du pot : 203 mm - Hauteur totale : 178 mm - Distance moyenne de l'anneau de combustion au bord supérieur : 59 mm ; - Rangée n 1 : 36 trous de 2 mm de diamètre placés à 126 mm du bord supérieur ; - Rangée n 2a: 12 trous de 1,5 mm de diamètre placés à 112 mm du bord supérieur - Rangée n 2 : 12 trous de 1,5 mm de diamètre placés à 93 mm du bord supérieur - Rangée n 3 : 36 trous de 2 mm de diamètre placés à 84 mm du bord supérieur - Rangée n 4 : 27 trous de 2,2 mm de diamètre placés à 63 mm du bord supérieur - Rangée n 5a: 13 trous de 18 mm de diamètre placés à 40 mm du bord supérieur - Rangée n 5 : 100 trous de 3,4 mm de diamètre placés à 21 mm du bord supérieur - Rangée n 6 : 100 trous de 1,8 mm de diamètre placets à 11 min du bord supérieur*