Brevet FR2126054A1 — publié le 19721006

La présente invention concerne des bruleurs à combustion parfaitement silencieuse, uniforme et complète du mélange d'un gaz combustible (ou vapeur, ou liquide pulverisé) avec l'air (ou l'oxygène) Au lieu d'une flamme visible ordinaire, il apparait à la sortie d'un tel bruleur, toute une zone étendue de combustion, transparente, pratiquement invisible, dans laquelle les molécules du combustible se combinent avec les molécules voisines d'air, en dégageant une chaleur suffisante pour maintenir cette réaction d'oxydation nnifor- mement repartie dans toute la zone de combustion. Ce type de "combustion moléculaire" est, comme le montre l'expérience, remarquablement silencieux0 De plus, l'absence d1im- brulés réduit au minimum la pollution atmosphérique. La zone de combustion reste pratiquement invisible, car il n'y a pas de particules de carbone portées à l'incandescence (phénomène qui explique l'émission de lumière par les flammes ordinaires)0 Selon la présente invention, on produit une rotation très rapide du mélange gazeux à la sortie du bruleur, de façon que la force centrifuge étale ce melange en nappe, au-dessus d7taquelle (ou devant laquelle, si le bruleur est horizontal) commence la "combustion moléculaire".Il stagit donc d'un véritable "bruleur-cyclone" dans lequel la rotation est obtenue comme dans les cyclones dyna miques ou statiques, par'exemple, en utilisant, comme il a été dé crit dans le brevet français N 1.383.148 (déposé le 16 Novembre 1964 par le CNRS, invention de Messieurs T.Gavreau, A.Calaora et M.Miane), -.un cylindre compartimenté, tournant rapidement à la sortie du bruleur, - ou par tout autre procédé connu utilisé dans les cyclones ordinaires0 Pour éviter tout risque de "retour de flamme" et surtout pour empècher la flamme de "descendre sur les gicleurs du gaz" (ce qui provoquerait une combustion extr8mezent bruyante), on peut utiliser pour compartimenter une telle tette tournante du bruleur, un faisceau multitubulaire ou une grille épaisse du type employé dans toutes les souffleries aérodynamiques (où ce dispositif bien connu sert à rendre laminaire l'écoulement d'air ou d'un autre gaz). On peut aussi remplir une partie du bruleur de tournure métallique (copeaux) ou de laine métallique qui, tout en assurant un très bon mélange des gaz, empèche la propagation indésirable de la flamme à l'intérieur du bruleur (exactement comme le fait la grille métallique dans les anciennes lampes des mineurs inventées par Davy). Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on va décrire, à titre d'ejnples illustratifs et non limitatifs, considérés séparement ou en combinaisons quelconques, des bruleurs silencieux utilisant la force centrifuge (bruleu-rs-cyclones) réalisés conformement à la présente invention. On se référera aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 représente un bruleur à gaz, à toute compartimentée tournant rapidement. La figure 2 représente la section AA' du bruleur représenté sur la Fig.l. La figure-3 représente la section BB' du bruleur représenté sur la Fig.l. La figure 4 représente un nbruleur-cyclone statique" dans lequel un melange de gaz et dtair produit dans un volume protégé contre tout risque de retour de flamme, - est envoyé dans un cyclone où se produit une rotation rapide du melange gazeux. La figure 5 représente la section CC' du bruleur représenté sur la Fig.4. Dans le bruleur silencieux à combustion moléculaire representé sur la Fig.l, (1) est un ventilateur centrifuge qui envoie l'air dans le melangeur (2) où le gaz provenant du tuyau (3) pénètre par les gicleurs (4). les plaques métalliques (5) à trous disposés en quinconce, constituent des chicanes facilitant le melange du gaz avec l'air. Il s'agit là d'une disposition du type utilisés dans les silencieux des automobiles.Au lieu de ce type de melangeur, on paut aussi utiliser tout autre procédé permettant d'obtenir un très bon melange du gaz avec l'air, - on peut, par exemple, remplir le corps du melangeur (2) de paille métallique ou de laine métallique ou de tournure métallique (copeaux) qui, tout en assurant un très bon melange du gaz avec l'air, constituent une protection efficace contre le risque dtun retour de flamme vers les gicleurs du gaz (4). A la sortie du melangeur (2) se trouve un faisceau de tubes à section carrée ("un grillage épais") qui protège ce melangeur contre tout risque de retour de flamme. A travers ce grillage (6) le melange gazeux pénètre dans la tête tournante (T) du bruleur. Et à la sortie de cette t8te tournante se trouve un autre grillage (8) stabilisateur de la flamme. Un entrainement progressif du melange gazeux devant pénètrer dans ce grillage tournant (8), s'obtient à l'aide d'une série de pales (9), (lO)d.e plus en plus incli-nées. fln autre avantage de ce dispositif à pales obliques (9),(10) est de contribuer à l'entrainement du mélange gazeux, exactement comme le ferait un ventilateur hélicotdal : on facilite ainsi la pénètration de ce melange gazeux dans une chaudière, même si à l'intérieur de cette chaudière regne une pression un peu supérieure à la pression atmosphérique. la tête tournante (7) du bruleur est montée sur deux roulements à billes (11), (12) et elle est entrainée par un petit moteur auxiliaire (non représenté sur cette figure) à l'aide d'une poulie (13) (ou à l'aide d'un engrenage ou d'un galet-roulant sur cette poulie (t3)). la Figez représente, à une échelle plus grande, la section AA' du bruleur représenté sur la Fig.1. Cette figure 2 montre plus en détail la forme de la grille (8) à ouvertures carrées (pouvant éventuellement entre constituée par un faisceau de tubes métalliques parallèles de sections assez petites, de forme quelconque). Au lieu d'une telle grille, on peut également utiliser des pales radiales, comme on le fait dans un cyclone tournant industriel. On reconnait facilement sur la Fig.2 la poulie d'entrainement (13). La figure 3 est une section BB' du bruleur représenté sur la Fig.l. Sur la Fiv.3 on reconnait facilement la grille (6) à mailles fines, protegeant contre tout risque de retour de flamme, ainsi que le roulement à billes (12) et la poulie d'entrainement (13). Sur la figure 4 est représenté un bruleur silencieux utilisant le principe d'un cyclone industriel ordinaire, pour produire la rotation du mélange gazeux. Un ventilateur centrifuge (1) envoie dans ce bruleur un courant d'air, tandis que le gaz arrive par le gicleur (14). les chicanes (5) assurent un bon mélange de l'air avec le gaz et un grillage fin (6) protège contre tout risque de retour de flamme. La rotation se produit dans le volume cylindrique (15). Cette rotation doit être rapide, pour obtenir une force centrifuge suffisante à la sortie (16) de ce bruleur.Cette force centrifuge est donnée par l'expression : F m v2 2 R où m est la masse d'un cm3 du mélange gazeux, v la vitesse tangentielle et R le rayon de l'ouverture (16) du bruleur. C'est pourquoi, lorsqu'on utilise un bruleur de diamètre n fois plus grand, pour obtenir la même force centrifuge, il faut accroitre n fois la pression du mélange gazeux à l'entrée du cylindre (15) : en effet, d'après l'équation bien connue de Bernoulli, le carré de la vitesse d'un courant de fluide varie comme la pression. Par contre, dans le cas d'un bruleur à tette tournante, du type représenté sur la Fig.I, la force centrifuge est donnée par l'expression : F = m C32R 2 où m est la masse d'un c; du mélange gazeux, Ca la vitesse angulaire de rotation de la tette tournante du bruleur et R le rayon de l'ouver- ture du bruleur. Ici, la force centrifuge est d'autant plus grande que le diamètre du bruleur-est plus grand. La sortie (16) du bruleur représenté sur la figure 4, peut titre munie d'une grille stabilisatrice, mais les canaux de cette grille (ou les tubes, lorsqu'il s'agit d'une grille multitubulaire) doivent entre très inclinés, pour ne pas géner la rotation du mélange gazeux à sa sortie du bruleur. Sur la figure-5 est représentée la section CC' du bruleur représenté sur la Fig.4. On reconnaît facilement les différents élements constitutifs de ce bruleur : le gicleur (14), les chicanes (5), le grillage protecteur (6) et le volume cylindrique (15) jouant le rtle d'un cyclone. REVENDICATIONS 1. Bruleurs silencieux dans lesquels un gaz combustible (ou une vapeur ou un liquide pulverisé) est mélangé avec l'air (ou l'oxy gène) sans entre allumé, dans un espace protégé contre tout risque de retour de flamme vers le ou les gicleurs du combustible, - et ce mélange est mis en rotation rapide, de façon à s'étaler à la sortie du bruleur sous l'effet de la force centrifuge, et de former une nappe alimentant une zone de combustion extérieure au bruleur. 2. Bruleurs silencieux selon la revendication 1, dans lesquels la rotation rapide du mélange gazeux est obtenue comme dans les cyclones dynamiques, à l'aide d'une toute tournante compartimentée (ou à grillage intérieur). 3. Bruleurs silencieux selon les revendications 1 et 2 dans les quels l'entraînement progressif du mélange gazeux est obtenu à l'aide de pales inclinées, ioulant en meme temps le rible d'un ven tilateur facilitant l'entrainement du mélange gazeux vers la sortie du bruleur. 4. Bruleurs silencieux selon les revendications 1, 2 et 3 dans les quels les pales d'entrainement du mélange gazeux ont des incli naisons variables, de façon à réaliser un entrainement progres sif du mélange gazeux. 5. Bruleurs silencieux selon la revendication 1, dans lesquels la rotation du mélange gazeux est obtenue comme dans les cyclones industriels ordinaires. 6. Bruleurs silencieux selon les revendications lve; 2 ou 5, dans lesquels le mélange du combustible avec l'air (ou l'oxygène) est amélioré par l'emploi de chicanes (analogues à celles d'un silencieux d'automobile). 7. Bruleurs silencieux selon les revendications 1 et 2 ou 5 dans lesquels le mélange intime entre le combustible et l'air (ou l'oxygène) est obtenu en utilisant "la paille métallique", la "laine métallique" ou la "tournure métallique" (copeaux) qui, en même temps protège contre tout risque de retour de flamme. 8. Brueleurs silencieux suivant les revendications 1 et 2 ou 5 dans lesquels tout risque de retour de flamme est évité par l'emploi d'un grillage serré disposé à l'intérieur du bruleur 9. Bruleurs silencieux selon les revendications 1 et 5 dans lesquels la flamme est stabilisée à la sortie du bruleur par un dispositif multitubulaire à canaux inclinés, de façon à ne pas géner la rotation du mélange gazeux à sa sortie du bruleur0