Brevet FR2026682A1 — publié le 19700918

, La présente invention concerne un brûleur pour combustibles liquides, utilisable en particulier dans des fours céramiques et autres fours dans lesquels la température dépasse la température d'inflammation du combustible^ le type de ces fours est tel que 5 le combustible est atomisé dans un courant d'air amené par un conduit d'alimentation en forme de tuyau entourant un tube de combustible placé coaxialement au tuyau précité dans le brûleur» Pour obtenir une combustion complète et uniforme de l'huile •ombustible, celle-ci doit être atomisée le plus finement possi-10 ble, et on a résolu ce problème jusqu'à maintenant en injectant l'huile à l'aide d'une buse, les gouttes d'huile étant projetées contre la face interne d'une chambre ou d'un tube à Vortex de façon à former une pellicule d'huile qui, en quittant le bord du tube à Vortex, est entraînée par un courant d'air rotatoire à 15 grande vitesse et est par conséquent atomisée» De cette manière, et du fait de la force centrifuge, l'huile est projetée de la buse du brûleur sous un angle très large* Dans les fours céramiques, par exemple les fours à tuiles, cela présente les inconvénients suivants î on doit placer la buse du brûleur 20 tout à côté ou même à l'intérieur de la chambre de combustion de façon à éviter les projections de combustible et par conséquent la fusion du revêtement réfractaire du logement du brûleur» H en résulte que la buse du brûleur est soumise à un échauffement ^important, ce qui provoque fréquemment la cokéfaction du combustible; 25 d'autre part il en résulte un mauvais fonctionnement et de gros travaux de nettoyage» La buse du brûleur doit être refroidie en permanence avec line grande quantité d'air mais cette masse additionnelle d'air secondaire augmente la consommation de combustible et m un effet perturbateur sur le contenu du four du fait de son 30 action oxydante» De même, si la buse du brûleur peut être placée à proximité de la chambre de combustion, la flamme devient si large, du fait du courant d'air à rotation rapide, qu'elle lèche directement le contenu du four, ce qui entraîne sa détérioration» On connaît différents autres brûleurs qui injectent mécanique-35 ment et par l'intermédiaire de buses fines du combustible exempt d'air dans la chambre de combustion» Ces brûleurs présentent les inconvénients suivants : la combustion du produit combustible n'est pas intense; il se forme des fumées noires qui provoquent un changement de couleur des produits situés dans le four et une 40 pollution de l'atmosphère; en outre le combustible exempt d'air 69 44008 2026682 s'enflamme trop tard dans la chambre de combustion, et il en résulte que la partie supérieure du contenu du four est souvent imparfaitement calcinée alors que la partie inférieure lfest excessivement • 5 L'invention a pour objet un brûleur à mélange air-combustible qui convient en particulier aux fours céramiques et qui assure en toutes circonstances une atomisation uniforme et complète tout en donnant à la flamme une longueur suffisante et un profil pointu* Ce brûleur permet en outre de régler la flamme et de réduire la 10 tendance à la cokéfaction du combustible dans le brûleur* Suivant un mode avantageux de réalisation de l'invention, une quantité réglable d'air est introduite entre la paroi interne du tube du brûleur et un tube de combustible placé axialement dans le brûleur; cet air passe dans le corps de l'atomiseur qui est vissé 15 dans le brûleur de manière que le courant d'air soit accéléré du fait du profil de ce corps et de l'étroitesse résultante du conduit* Le courant d'air accéléré fait en sorte que le combustible qui s'écoule sur la surface du corps de l'atomiseur soit dispersé en une pellicule mince, cette pellicule étant décollée du bord 20 de sortie de l'atomiseur et étant atomisée dans la chambre de combustion* Du fait que le courant d'air-convergent s'écoule parallèlement à la surface du corps de l'atomiseur entre le tube du brûleur et la partie inférieure du dit corps, le mélange air-combustible finement atomisé conserve encore une grande vitesse et un 25 angle aigu à sa sortie de la buse du brûleur; la flamme a une forme pointue et une longueur réglable* Il en résulte que la buse de brûleur peut être placée assez loin dans l'évidement du brûleur et par conséquent à une assez grande distance de la chambre de combustion du four pour cette raison, la buse n'est pas exces-30 sivement chauffée, en tous cas pas suffisamment pour provoquer la cokéfaction du combustible. Pour réduire la contrainte thermique exercée par la voûte du fourj il est prévu une enveloppe isolante autour de la buse du brûleur* La buse du brûleur, qui est protégée de cette manière contre un échauffement excessif, n'a pas be-35 soin d'être refroidie à l'air et, par le réglage de la quantité d'air pour 1'atomisation et la combustion du combustible, il est par conséquent inutile de prévoir un refroidissement de sorte que le brûleur est d'un fonctionnement très économique* D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront 40 mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre 69 44008 3 2026682 d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 représente une coupe longitudinale d'un corps d'atomiseur destiné à être monté dans le brûleur suivant l'invention» 5 les Fig. la à le représentent des coupes du corps d'atomiseur en différents endroits. La Fig. 2 est une coupe longitudinale de la partie M atomisation " du brûleur dans lequel est engagé le corps d'atomiseur. Les Fig. 2a à 2c sont des coupes du brûleur de la Fig. 2. 10 La Fig. 3 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un corps d'atomiseur suivant l'invention. La Fig. 3a est une vue en plan du même corps d'atomiseur. La Fig. 4 représente un brûleur suivant l'invention installé dans la voûte d'une chambre de combustion. 15 La Fig. 4a est une coupe de détail d'une gueule de foyer et de la chambre de combustion. Dans le mode de réalisation représenté sur les Fig., le brûleur est muni d'un conduit d'alimentation d'air 1 qui présente, à sa partie terminale 2', 2", 2"', un rétrécissement conique vers la 20 sortie et qui est protégée dans cette zone par une enveloppe isolante 4» Il est prévu coaxialement au conduit 1 un tube de combustible 5, dans l'extrémité libre duquel est vissé un corps d'atomiseur du type représenté sur la Fig. 1. Autour de ce tube, il est prévu un conduit de stabilisation d'air 3 qui est maintenu coaxia-25 lement au ti.be de combustible 5 à l'aide d'entretoises 7 soudées. Ce tube 5 est maintenu coaxialement au conduit 1 à l'aide d'éléments de réglage, par exemple de vis 6. Le corps d'atomiseur 9 (Fig. 1) a la forme d'un solide de révolution de profil allongé qui a d'abord un profil en col de bouteille dont la dimension aug-30 mente dans les zones 9c et 9d, puis diminue dans le sens de l'écoulement dans la zone 9f• Ge corps commence par une tige filetée 9a qui est vissée dans le tube 5 à une extrémité. La surface de la tige est munie de rainures 9b orientées parallèlement à l'axe et se prolongeant sur le col 9c pour s'aplatir dans la zone 9d du 35 fait de l'augmentation de diamètre du solide de révolution. Ces rainures % canalisent le combustible de l'intérieur du tuyau jusque sur la surface du corps 9, qui commence à diminuer de section dans la direction de l'axe après une distance d'environ un tiers de sa longueur totale dans la zone 9e» Cette réduction de section 40 est conservée sur les trois quarts de la longueur totale, jusque 69 44008 2026682 dans la zone 9i» Au point 9i, le solide de révôlution a encore Tin diamètre correspondant à peu près aux trois quarts de sa valeur maximale dans la zone 9e. En ce point 9i, le corps d'atomiseur est évidé perpendiculairement à son axe. Cet évidement est agencé 5 de manière que le corps d'atomiseur se termine par un rebord réalisé par une cavité se rétrécissant vers le centre, la surface inférieure 9h de la dite cavité étant munie d'une alvéole cylindrique filetée 9g» Dans cette alvéole peut être vissée une partie filetée correspondante d'un prolongement 9k de forme tronconique 10 dont la grande base d'adapté sur la face inférieure 9h tandis que l'autre base est profilée de la même manière que l'extrémité de la partie 9f du corps d'atomiseur, c'est-à-dire qu'elle est munie d'un évidement et d'une alvéole filetée. Dans cette alvéole filetée, on peut visser un prolongement correspondant 91, qui peut 15 lui-même être prolongé par un embout 9m, le diamètre de chaque é— lément étant suffisamment faible pour que la lisière du rebord soit séparée des corps ou éléments de l'atomiseur par une fente étroite. L»atomiseur peut avoir une structure différente de celle dé-20 crite plus haut» Par exemple, il peut commencer dans la zone de la tige filetée par le même diamètre que celui de l'extrémité du tube de stabilisation d'air, ce qui permet de réaliser une transition graduelle et variant progressivement entre la surface du tube de stabilisation d'air et le cSté externe du corps d'atomi-25 seur. Dans ce cas, le corps d'atomiseur peut présenter une légère augmentation de circonférence dans la première partie, considérée dans le sens d'écoulement, ou bien sa surface peut être cylindrique dans la première partie et avoir une circonférence réduite dans les deux cas au bout d'un tiers de la longueur totale à par-30 tir de la tige, de façon à devenir parallèle au tube de combustible à embouchure convergente, l'atomiseur étant ensuite profilé de la manière décrite plus haut. Dans cette variante, par suite de la constance de la section de passage d'air, aucune dépression ne se produit dans la zone de transition entre le tube de stabi-35 lisation d'air et le corps d'atomiseur, et l'air sortant du conduit de stabilisation d'air devient superflu et peut par conséquent être supprimé dans ce cas. Cependant, il est commode de conserver également le tube de stabilisation d'air dans ce mode de réalisationo Dans ce cas, le corps d'atomiseur comporte deux trous 40 ou plus commençant dans la partie d'épaulement adjacente au tube 69 44008 2026682 de stabilisation d'air et avec une légère inclinaison vers l'axe du corps d'atomiseur, où ils rejoignent un trou légèrement plus grand qui se prolonge dans les corps ou éléments de profil tron-conique qui sont éventuellement reliés au corps d'atomiseur et qui 5 débouchent dans un orifice éventuellement divergent* LAlimentation en huile du tube de combustible à la surface du corps d'atomiseur est alors assurée par l'intermédiaire de rainures ménagées dans la tige filetée correspondant au mode de réalisation décrit, ces rainures se prolongeant dans le corps d'atomiseur sous la for-10 me de rainures profondes inclinées à l'extérieur vers la surface, où elles ont tendance à s'aplatir* Cependant, au lieu d'utiliser des rainures, on peut assurer l'alimentation en huile par l'intermédiaire d'un trou ménagé dans la tige filetée et débouchant en aval dans le corps d'atomiseur, quatre petits conduits de dériva-15 tion ou plus partant du fond du dit trou et étant orientés obliquement vers la surface du corps d'atomiseur dans laquelle ils se terminent • Comme indiqué sur la Fig. 4, le brûleur est placé dans une gueule de foyer 14 ménagée dans la voûte du four 15 de manière que la 20 buse ne pénètre pas dans la chambre de combustion* À l'extérieur de la voûte du four, il est prévu des dispositifs d'alimentation en combustible 10 et en air 11* Le brûleur, est muni, sur le côté perpendiculaire à l'axe d'un raccord de tuyau d'alimentation en air, et il se termine en outre dans un couvercle fileté* Le centre 25 du couvercle comporte un trou dans lequel est fixé le tube de combustible* Ce dernier est fixé sur le couvercle à l'aide d'un joint fileté 13* En dévissant ce joint, le tube de combustible peut être déplacé axialement et tourné dans la direction de la flèche P à l'aide d'un bouton de manoeuvre 12« De cette manière, l'ensemble 30 3-5-8-9 peut être abaissé et remonté* Du fait des différentes possibilités de réglage du corps d'atomiseur 9, on peut augmenter la section de passage du conduit d'air existant entre le corps d'atomiseur et le tuyau conique 2 en relevant le corps, ou bien on peut la réduire en l'abaissante De cette 35 manière, on peut régler la vitesse de l'air, la quantité d'air, l'angle de projection du mélange air-combustible et par conséquent la hauteur et la largeur de la flamme* Une autre possibilité de réglage consiste à démonter les trois éléments d'atomiseur 9k-9l-ftn* 40 Le tube de combustible et le corps d'atomiseur peuvent en outre 69 44008 6 2026682 être abaissés suffisamment pour que le corps d'atomiseur dépasse sur toute la longueur la buse du brûleur; en outre, il est prévu trois éléments de raclage 8 montés sur le tube de stabilisation d'air 3 de façon que leurs bords extérieurs soient parallèles au 5 côté interne de la sortie du tube de brûleur 2 de manière à s'étendre jusqu'à la buse du brûleur et à être alors dirigés pour éliminer les impuretés entraînées éventuellement par le combustible • Si le combustible contient beaucoup d'impuretés ou bien s'il 10 y a une panne d'alimentation d'air, il peut en résulter un bouchage de la buse de brûleur. Dans ce cas, cette dernière peut être nettoyée à l'aide des râcleurs 8 sans avoir à démonter le brûleuro Le brûleur suivant l'invention, qui permet une atomisation in-15 tensive et la réalisation d'un angle aigu de projection du mélange air-combustible et par conséquent une consommation modérée d'air, fonctionne de la manière suivante î Par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation 5 (Fig« 2), le combustible est envoyé à la tige 9a du corps d'atomiseur, le combus-20 tible passant dans les rainures 9b de manière à arriver par les conduits 5"^a à la surface du corps d'atomiseur» Par l'intermédiaire du tuyau 11, l'air est introduit dans le tube de brûleur, où il est dispersé de manière à s'écouler vers la buse du brûleur dans le tube d'alimentation 1 et dans le conduit de stabilisation d'air 25 3. Dans le cas où on utilise un atomiseur commençant par une partie en forme de col de bouteille, l'air sortant du conduit de stabilisation d'air 3 rejoint à nouveau le courant d'air externe au niveau du col d'atomiseur 9c, et il empêche essentiellement la 30 création d'une dépression dans la buse du tube de combustible, en répartissant le combustible sortant des rainures sous la forme d'une pellicule mince à la surface du corps d'atomiseur. Dans l'autre mode de réalisation du corps d'atomiseur qui est muni de trous, l'air passe par ces trous, puis dans le trou axial et il 35 sort à grande vitesse sous la forme d'un mince voile à l'extrémité du corps d'atomiseur» Une partie de la pellicule d'huile, qui est entraînée sur la surface du corps d'atomiseur par le courant d'air externe, est déchirée sur le premier rebord du corps d'atomiseur; elle est atomisée par le courant d'air, mélangée à ee dernier et 40 projetée sous la forme d'un jet atomisé conique dans la zone de 69 44008 7 2026682 combustion. Une autre partie du combustible est entraînée jusqu'à l'élément 9k et, à partir du bord de cet élément, le reste du combustible est réparti partiellement à l'état atomisé dans la chambre de combustion et partiellement dans l'élément 91. Cet élément 5 91 introduit également une certaine partie du combustible à l'état atomisé dans la chambre de combustion, et la fraction restante, fortement réduite, est transférée dans l'élément 9m qui assure 1'atomisation et la projection dans la chambre de combustion. Lorsque le brûleur fonctionne avec une très faible alimenta-10 tion d'air, le jet d'air mince qui sort à grande vitesse du trou axial du corps d'atomiseur sert à empêcher une compression du combustible après son décollement de la surface du corps d'atomiseur, et il contribue également à assurer son atomisation sous la forme d'un jet conique allongé. 15 Le fait que le conduit d'alimentation d'air 2 et le corps d'atomiseur ont line forme conique de section décroissante dans le sens d'écoulement et que le courant d'air contourne la pellicule de combustible en enveloppant le brouillard de combustible sur les bords, contribue à rendre la pellicule de combustible excessi-20 vement mince et longue. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit et représenté sur les dessins. Par exemple, le conduit d'alimentation d'air peut avoir une section droite cylindrique dans sa dernière partie dirigée vers la chambre de combustion, et le corps d'atomi-25 seur peut avoir une forme cylindrique au lieu d'une forme conique de section décroissante à partir de son point le plus large. Dans ces conditions, les embouts d'atomiseur sont également cylindriques mais leur principe de fonctionnement reste identique à celui décrit plus haut. 69 44008 2026682 REVENDICATIONS 1 - Brûleur pour combustibles liquides, utilisable notamment dans des fours céramiques et autres fours dans lesquels la température dépasse la température d'inflammation du combustible, le 5 type de ces fours étant tel que le combustible est atomisé par un courant d'air amené par un conduit d'alimentation en forme de tuyau entourant un tube de combustible placé coaxialement audit conduit d'alimentation d'air dans le brûleur, m solide de révolution étant placé dans le conduit d'alimentation d'air en liaison 10 avec le tube de combustible, caractérisé en ce que le solide de révolution se présente sous la forme d'un corps d'atomiseur de section régulièrement décroissante dans le sens de l'écoulement, le dit corps étant fixé sur le tube de combustible à l'aide d'une tige qui se termine à peu de distance à l'intérieur xhicfiit tube 15 sans l'obturer, et l'extrémité opposée cdu&it corps étant munie d'un évidement de manière que le corps se teimine par un rebord» 2 — Brûleur suivant la revendication 1, comportant un conduit d'alimentation d'air conique de section décroissante, caractérisé en ce que le corps d'atomiseur a un profil en col de bouteille à 20 l'extrémité dirigée vers le tube de combustible et qu'il se transforme progressivement en un tronc de cône dans le sens d'écoulement de l'air. 3 - Brûleur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps d'atomiseur est muni d'un évidement à la 25 base de la surface terminale du tronc de cône de manière à recevoir un embout fileté prévu, sur.'un élément supplémentaire :$e foime tronconique, l'extrémité libre dudit élément ayant un profil similaire à celui de la partie terminale du corps d'atomiseur. 4 - Brûleur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé 30 en ce qu'il est prévu un conduit de stabilisation d'air entourant le tube de combustible, coaxialement à ce dernier et débouchant approximativement de niveau avec le tube de combustible. 5 - Brûleur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le corps d'atomiseur se termine par un rebord circulaire à l'ex- 35 trémité dirigée vers le tube de combustible, des conduits d'air partant - % rebord et étant orientés vers l'axe du corps d'atomiseur, où ils débouchent dans un trou axial qui se prolonge par les éléments supplémentaires ayant éventuellement une forme tronconique et disposés à la partie terminale du corps d'atomiseur. 40 6 - Brûleur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que 44008 2026682 le coxps d'atomiseur est vissé dans le tube de combustible à l'aide d'un «bout à filetage externe, muni d'un trou axial et débouchant dans le corps distributeur, '.ledit trou serrant de conduit d'alimentation de combustible, et des conduits de dérivation plus petits s'étendant de la base du trou jusqu'à la surface du corps d'atomiseur. 7 - Brûleur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs pour déplacer axialement le corps d'atomiseur dans le conduit d'alimentation d'air.