Brevet FR2083424A1 — publié le 19711217

La présente invention se rapporte aux brûleurs, et elle concerne plus particulièrement des brûleurs à gaz. Un objet de la présente invention consiste en un brûleur à gaz destiné à être utilisé comme brtleur-pilote et qui est capable de fonctionner comme un dispositif à flamme nette. Selon l'invention, un brûleur comprend une chambre creuse destinée à être reliée à une alimentation en gaz, la paroi de la chambre étant formée au moins en partie d'un élément de matière poreuse métallique ou céramique du genre qui est sous forme d'un réseau tri-dimensionnel agencé pour délimiter une pluralité d'espaces cellulaires qui communiquent entre eux pour former une phase spatiale continue. Selon un autre aspect de l'invention, un brûleur comprend une chambre creuse destinée à être reliée à une alimentation en gaz, la paroi de la chambre étant formée au moins en partie d'un élément de matière poreuse métallique ou céramique du genre qui est sous forme d'un réseau-tri-dimensionnel agencé pour délimiter une pluralité d'espaces cellulaires qui communiquent entre eux pour former une phase spatiale continue, la partie de la paroi qui est formée par 11 élément de matière poreuse constituant une zone de surface ininterrompue à travers laquelle le gaz peut être fourni à une zone de combustion. La matière poreuse définie ci-dessus est utilisée pour diffuser le gaz qui s'écoule dans une zone de combustion à l'ex- térieur de la chambre, et elle peut être agencée suivant des modes de réalisation structurels variés ; on décrira maintenant cinq de ces modes de réalisation, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une coupe verticale d'une forme de brûleur comportant un élément métallique poreux. La figure 2 est une coupe verticale d'une autre forme de brûleur agencéen brûleur-pilote.; La figure 3 est une vue en bout d'une autre forme de brûleur-pilote, à deux points d'allumage. La figure 4 est une coupe en plan du brûleur-pilote représenté sur la figure 5. La figure 5 est une coupe par la ligne V - V de la figure 3. La figure 6 est une vue en plan de deux brûleurs du type à bande comportant un élément de brûleur-pilote en métal poreux La figure 7 est une coupe par la ligneVII - Vil de la figure 6 d'une partie de l'un des brûleurs du type à bande. La figure 8 est une vue en plan d'un brûleur du type à bande comportant un élément de brûleur en métal poreux. La figure 9 est une coupe par la ligne IX - IX de la figure 8. Selon un premier mode de réalisation, représenté sur la figure 1, un brûleur à utiliser comme brûleur-pilote pour allumage en un seul point d'une flamme principale de gaz comprend un corps cylindrique 1 agencé pour être fixé par un raccord union classique 2 à un tuyau 3 d'alimentation en gaz, et comportant un passage 4 le traversant qui se termine en un ajutage étranglé 5 à une extrémité. La partie 6 du corps 1 qui entoure l'ajutage comporte un pas de vis externe destiné à être engagé par un pas de vis interne pratiqué dans un élément de blocage 7 que l'on peut visser sur le corps et qui comporte une ouverture centrale 8 dans sa paroi d'extrémité. Un élément 9 de brûleur de forme générale conique et creuse comporte un rebord circulaire 10 à son extrémité ouverte, et ce rebord est destiné à venir au contact de la face d'extrémité de la partie 6 du corps cylindrique 1 qui entoure l'ajutage et à être assujetti en position sur cette partie 6 par engagement de l'élément de blocage 7 avec le rebord de l'élément 9. L'élément conique 9 forme ainsi une chambre 71 dans laquelle le gaz peut passer en sortant de l'ajutage 5 et peut ensuite se diffuser vers I'extérieur dans une zone de combustion à travers la paroi poreuse de l'élément. L'élément conique 9 ainsi que les éléments correspondants des modes de réalisation que l'on décrira plus loin sont constitués d'une matière poreuse métallique qui présente de 12 à 24 pores par cm et qui est produite par pulvérisation, immersion cu électrodéposition d'un métal sur une matière de mousse de polyuréthane. Après dépôt du métal, on fait disparattre la mousse de polyuréthane par chauffage pour l'éliminer sous forme de cendres. La mousse de polyuréthane utilisée est sous forme réticulée, c'est-à-direune mousse-dans laquelle la phase organique est un réseau tri-dimensionnel sans pratiquement de parties de paroi délimitant les cellules, et la matière poreuse métallique produite par le procédé esquissé ci-dessus présente la propriété de contenir des cellules communiquant entre elles à travers lesquelles peut passer le gaz. Une matière particulièrement appropriée du type décrit ci-dessus, et présentant les caractéristiques de bonne durée aux températures élevées, est la mousse d r alliage de chrome produite par les procédés décrits dans la demande - de brevet français N" PV 69 27681 du 12 août 1969 et dans la demande de certificat d'addition NO PV 70 22469 du 18 juin 1970 toutes deux au nom de la Demanderesse. En activité, le brûleur-pilote décrit ci-dessus est capable de fonctionner à faible puissance avec une flamme stable que le tirage n'éteint pas facilement. Le gaz tend à brûler dans la matière poreuse aussi bien qu'à la surface, en produisant une surface incandescente qui procure au dispositif une caractéristique d'auto-allumage quand la stabilité de la flamme est menacée par de forts tirages. Dans un second mode de réalisation, représenté sur la figure 2, un brûleur-pilote comprend un tube 21 formant corps et se terminant par un rebordd'extrémité- 22 évasé vers l'extérieur. Une taste 23 de brûleur en tAole métallique est sous la forme d'une chambre généralement circulaire 24 comportant une paroi plate 25 d'extrémité à la surface interne de laquelle le rebord 22 du tube 21 est soudé, et une seconde paroi plate 26 d'extrémité comprenant une partie tubulaire 27 qui s'emporte autour du tube 21 et lui est soudée. L'agencement est tel que le tube 21 formant corps et la tête 25 de brûleur forment entre eux la chambre annulaire 24 dans laquelle peut passer le gaz provenant du tube 21 pour sortir par des ouvertures étranglées 28 pratiquées dans le tube. La paroi radialement extérieure de la tAete de brûleur, par rapport à l'axe du tube formant corps, est formée à partir d'un bloc annulaire 29 de la matière poreuse métallique décrite ci-dessus. Le bloc poreux est maintenu entre la paroi d'extrémité radialement extérieure 25 et la paroi d'extrémité radialement intérieure26 qui sont retournées l'une vers l'autre à leurs bords radialement extérieurs pour accrocher entre elles le bloc poreux métallique. Le fonctionnement du brûleur-pilote annulaire selon le second mode de réalisation décrit ci-dessus est analogue à celui du brûleur-pilote selon le premier mode de réalisation de l'invention et décrit plus haut. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 3, 4 et 5, un brûleur-pilote à trois points d'allumage 31, 32 et 41 est formé d'une enveloppe 33 en tale métallique de forme générale en V comportant un tuyau central 34 d'alimentation en gaz, aboutissant à travers un étranglement 35 dans un espace ménagé dans l'enveloppe en un point adjacent au sommet de la forme en V. Sur les bords int6- rieurs des branches de l'enveloppe en V est fixée une bande 36 en V de matière poreuse métallique du genre décrit ci-dessus.La matière poreuse est assujettie en position entre les bords intérieurs de deux tales métalliques37, 38 qui forment l'enveloppe 33 et qui sont soudées l'une à l'autre le long de leurs bords exté- rieurs les tales comportant des rebordB 39, 40 dirigés vers l'intérieur à leurs bords intérieurs pour accrocher la bande poreuse métallique et former un joint étanche. La bande poreuse métallique 36 dépasse vers l'intérieur dans l'enveloppe 33 en forme de V, et se prolonge vers l'extérieur à partir de l'enveloppe, en suivant le contour genéral de l'enveloppe én V, mais elle comporte en plus des zones dépassantes de forme générale courbe au sommet 41 de la forme en V et aux points terminaux 31, 32 des deux branches de l'enveloppe en V. Lorsque le brtleur-pilote fonctionne, les zones dépassantes 31, 32 et 41 supportent chacune des flammes de ferce et de longueur suffisantes pour allumer un brûleur principal. Les zones inférieures entre les zones dépassantes supportent des flammes beaucoup moins fortes mais assurent la combustion continue du gaz sortant des zones dépassantes, et par conséquent, il n'est nécessaire de prévoir un détecteur-pilote, comme une bande de thermo-couple ou bimétallique, qu a une seule des zones dépassantes. Dans un quatrième mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 6 et 7, un élément poreux métallique 51 est incorporé dans l'extrémité d'un brûleur 52 du type à bande, par exemple un brûleur comportant un élément de brûleur du type décrit dans la demande de brevet britannique nb 03770/71 déposée le 3 février 1971 au nom de la DemanderesseXot I'élément poreux: fonctionne comme un brûleur-pilote pour permettre l'Gllu- mage par traversée" d'un élément poreux correspondant 53 d'un second élément de brûleur 54 adjacent au premier élément de brûleur. Une fente 55 est pratiquée dans l'extrémité d'un élément supérieur 56 en feuille de l'élément de brûleur 52 pour positionner l'élément poreux 51 qui se prolonge vers le bas dans unegalerie 57 d'alimentation en gaz formée par l'espace entre l'élément supérieur 56 en feuille et un élément inférieur 58 en feuille. Un tuyau 59 d'alimentation en gaz est relié à l'élément inférieur 58 en feuille pour alimenter en gaz la galerie 57. L'élément poreux est constitué en une matière poreuse métallique du type décrit ci-dessus, et à basse perméabilité, et le gaz traversant l'élément en provenance de la galerie d'alimentation en gaz brûle avec une Flamme constante de diffusion similaire à une nappe près de la surface supérieure de l'élément. Alors que, dans le mode de réalisation décrit, l'élé- ment de matière poreuse est agencé pour assurer l'allumage "par traversée'entre des brûleurs adjacents du type à bande, l'élément peut aussi être agencé de manière analogue pour assurerl'allumage "par traversée" de brûleurs de surface adjacents , tels que ceux qui comprennent, par exemple, un élément de brûleur de type décrit dans la demande de brevet français NC PV 70 25 985 déposée le 15 juillet 1970 au nom de la Demanderesse. Dans un cinquième mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 8 et 9, un brûleur du type à bande comprend une bande 61 de matière poreuse à basse perméabilité fixée dans une fente 62 pratiquée dans la longueur d'un tube en tôle métallique et communiquant avec une galerie 63 d'alimentation en gaz. Les extrémités 64 de la bande sont sous forme de brûleurs-pilotes du type décrit au sujet du quatrième mode de réalisation, mais la région entre les extrémités est percée d'une série de trous décalés 65 à travers lesquels le gaz peut sortir de la galerie 63 pour brûler comme une série de rlam- mes en forme de crayons. En fonctionnement, la majeure partie de la production de chaleur de l'élément dérive des flammes en forme de crayon, alors que le gaz qui traverse la matière poreuse brûle comme une flamme similaire à une nappe qui maintient et stabilise les flammes en forme de crayon. Alors que dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l'alimentation en gaz du brûleur n'est pas aérée, l'air de combustion étant aspiré dans la flamme par diffusion à partir de l'atmosphère environnante, on peut suivant une variante de fonctionnement utiliser du gaz aéré. REVENICÂTI0NS 1.- Brûleur comportant une chambre creuse destinée à entre reliée à une alimentation en gaz, caractérisé en ce que la paroi de la chambre est formée au moins en partie d'un élément de matière poreuse métallique ou céramique du genre qui est sous forme d'un réseau tridimensionnel agencé pour limiter une pluralité d'espaces cellulaires qui communiquent entre eux pour former une phase spatiale continue. 2.- Brûleur comportant une chambre creuse destinée à être reliée à une alimentation en gaz, caractérisé en ce que la paroi de la chambre est formée au moins en partie d'un élément de matière poreuse métallique ou céramique du genre qui est sous forme d'un réseau tridimensionnel agencé pour délimiter une pluralité d'espaces cellulaires qui communiquent entre eux pour former une phase spatiale continue, la partie de la paroi qui est formée par~ltélé- ment de matière poreuse constituant une zone de surface ininterrompue à travers laquelle le gaz peut Aetre fourni à une zone de combustion. 3.- Brûleur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la paroi de la chambre est formée en partie de l'élé- ment de matière poreuse, caractérisé en ce que ledit élément dépasse au-delà d'une partie formant corps du brûleur, ladite partie formant corps définissant une autre partie de la paroi de la chambre. 4.- Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre creuse est agencée pour être reliée a une alimentation en gaz à travers une ouverture étranglée. 5.- Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de matière poreuse est de forme sensiblement conique. 6.- Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de matière poreuse est de forme conique creuse, et comporte un rebord sensiblement annulaire à son extrémité ouverte. 7.- Brûleur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la base de l'élément de matière poreuse est fixée à une partie formant corps du brûleur au moyen d'un élément de blocage. 8.- Brûleur selon l'une quelconque des revendicationd 1 à 4 caractérisé en ce que l'élément de matière poreuse est de forme sensiblement annulaire. 9.- Brûleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de matière poreuse est fixé entre deux éléments en forme de disque, l'espace entre lesdits éléments délimitant une galerie d'alimentation en gaz. 10.- Brûleur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un tube d'amenée de gaz traverse l'un des éléments en forme de disque, l'extrémité du tuhe étant rendue étanche par rapport à la galerie d'alimentation en gaz et une ouverture étranglée étant prévue dans l'extrémité du tube pour communiquer avec la galerie d'alimentation en gaz. 11.- Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'élément de matière poreuse est sous forme de bande et a sensiblement la forme d'un V. 12.- Brûleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque branche de l'élément de matière poreuse comporte une zone- agrandie, chaque zone agrandie partant d'un bord intérieur d'une branche et dépassant au-delà de la surface d'une partie formant corps du brûleur. 13.- Brûleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la région du sommet de l'élément en forme de V de matière poreuse comporte une zone agrandie, la zone agrandie partant des bords intérieurs de chaque branche de la bande et dépassant au-delà de la surface d'une partie formant corps du brûleur. 14.- Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un premier élément en feuille et un second élément en feuille sont superposés à distance l'un de l'autre et sont scellés le long de leurs bords pour former une chambre creuse entre lesdits éléments en feuille, l'ensemble de ces éléments comportant une pluralité d'ouvertures agencées par paires, chaque paire comprenant une ouverture dans chaque feuille et les ouvertures de chaque paire étant superposées, au moins l'un des éléments en feuille étant en tôle métallique et la tôle métallique entourant une ouverture de chaque paire d'ouvertures se prolongeant comme une saillie tubulaire en association av"c la matière qui entoure l'autre ouverture de la paire, les zones d'au moins un élément en feuille autour desdites ouvertures étant conformées de manière à fournir des moyens d'échappement de gaz autour des saillies tubulaires et des ouvertures, et au moins un élément de matière poreuse étant situé dans le voisinage d'un bord extérieur du brûleur. 15.- Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un premier élément en bande de matière en tole métallique et un second élément en bande sont superposés à distance l'un de l'autre et sont scellés ensemble le long de leurs bords, chaque élément en bande comportant une série d'ouvertures disposées sur sa longueur et la matière en tôle métallique entourant chaque ouverture dans le premier élément en bande se prolongeant comme une saillie tubulaire associée à ajustement à la matière entourant une ouverture correspondante dans le second élément en bande, les zones d'au moins l'un des éléments en bande autour desdites ouvertures étant conformées de manière à fournir des moyens d'échappement du gaz autour des saillies tubulaires et des ouvertures, et au moins un élément de matière poreuse étant situé dans le voisinage d'un bord extérieur du brûleur. 16.- Brûleur selon la revendication 14 ou caractérisé en ce que l'élément de matière poreuse dépasse dans la chambre creuse formée par l'espace entre les deux autres éléments. 17.- Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4; caractérisé en ce que le brûleur comprend en partie une bande de matière poreuse et en partie un corps qui s'étend au-dessous de la bande pour supporter la bande et former une galerie d'alimentation en gaz pour lui fournir du combustible gazeux. 18.- Brûleur selon la revendication 17, caractérisé en ce que la bande de matière poreuse est assujettie dans une fente pratiquée le long d'au moins une partie de la longueur d'un tube. 19 - Brûleur selon la revendication 17 ou 8, caractérisé en ce que la bande de matière poreuse est percée d'une série de trous, à travers lesquels le combus tible gazeux peut passer de la galerie d'alimentation en gaz à une surface extérieure de la bande. 20.-Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le brûleur est agencé pour être utilisé comme un brûleur-pilote.