Brevet FR2223632A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un brûleur à gaz perfectionné pour le chauffage par dessous (en anglais "underport firing ) des cuves à verre, plus particulièrement un brûleur qui peut être utilisé en alternance avec un brûleur à huile (mazout, "fuel oit..) On sait que de nombreuses cuves à verre chauffées par gaz utilisent du gaz fourni suivant un tarif tenant compte de coupures; c'est là un arrangement avec les serviees de distribution de gaz qui ont pris des accords avec l'industrie pour tenir compte des périodes de pointe dans le réseau de distribution de gaz. L' accord prévoit qu'un utilisateur de cuves à verre reçoit du gaz à un prix très faible à condition qu'il accepte I1 n'existe actuellement aucun système permettant de chauffer la cuve au gaz naturel ou à 1'huile sans variation du rendement du four, celui-ci ne pouvant par exemple pas produire autant de verre en biglant du gaz naturel qu'en brûlant de l'huile; il peut aussi exister un certain délai , après le passage d'un combustible à l'au- tre, pendant lequel le verre sortant du four est d'une qualité inférieure à cause des caractéristiques différentes des flammes produites par le gaz naturel et par l'huile. Les brûleurs à huile utilisés sont principalement des buses ou tuyères à air atomisé et à pression moyenne et l'air utilisé pour l'atomisation est fourni à une pression pouvant atteindre 2,8 kg/cm2 et, comme dans l'atomisation de l'huile, cet air comprimé produit un effet d'énergie cinétique.Cet effet , combiné au profil de l'orifice, détermine les caractéristiques du mélange combustible air de combustion dans le foyer et définit ainsi les caractéristiques de la flamme. L'invention se propose de fournir un brûleur à gaz, et un procédé d'utilisation de ce brûleur, pouvant être utilisé en alternance avec un brûleur à huile de manière à remplir les conditions précitées et présentant des caractéristiques d'effet cinétique pratiquement similaires à celles d'un brûleur à huile. Selon l'invention,un procédé d'utilisation d'un brûleur à gaz pour le chauffage par dessous (underport) d'une cuve à verre est caractérisé en ce que l'on fait passer un courant de gazà basse pression dans le brûleur et que l'on projette simultanément un jet d'air comprimé coaxialement à ce courant de gaz et dans la même direction que lui. En outre, l'invention concerne un brûleur à gaz utilisable pour le chauffage par dessous (underport) d'une cuve à verre, caractérisé par le fait que ce brûleur comprend un corps/bottier qui contient > suivant son axe longitudinal central,un tube intérieur d'alimentation en air comprimé, le bottier ou corps ayant une section droite élargie au voisinage de son extrémité avant de manière à fournir un passage d'alimentation en gaz disposé coaxialement au tube intérieur De préférence l'extrémité avant du tube d'alimentation de gaz formant la buse ou tuyère de gaz fait saillie au-delå de la buse ou tuyère du tube d'alimentation en air comprimé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront dans la description ci-après de divers exemples non limi statifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig.l est une vue en coupe longitudinale, en élévation partielle, d'un brûleur à gaz selon l'invention; Fig.2 est une vue en coupe à grande échelle suivant la ligne 2-2 de figure 1; Fig.3 est une vue en coupe à grande échelle agrandie suivant la ligne 3-3 de figure 1. On a représenté aux dessins un brûleur à gaz qui comprend un corps ou bottier 5 pourvu d'une collerette 6 et d'un support approprié 7 permettant de le monter dans une position convenable par rapport au bloc de brûleurs d'une cuve à verre.Un tube intérieur 8, monté coaxialement dans le corps ou bottier de brûleur 5,peut être relié par une extrémité 9, qui fait saillie au travers de l'ex- trémité arrière étanche du corps 5,à une source d'air comprimé. L'étanchéité de l'extrémité arrière du corps 5~est assurée par un connecteur annulaire 10 soudé sur l'extrmité du corps et au travers duquel passe le tube intérieur 8. Le connecteur 10 comporte une garniture 11 et un manchon 12,la garniture étant comprimée de manière à établir un joint étanche par l'intermédiaire d'un écrou 13. L'extrémité avant du corps ou bottier 5 a une section droite élargie de manière à laisser passer un tube de gaz 14 disposé coaxialement au tube intérieur 8,île tube de gaz 14 présentant un embout ou dérivation 15 en vue de son raccordement à une source de gaz à basse pression. L'extrémité avant du corps 5 est constituée par un tube de sortie 16 qui dépasse de préférence légèrement de la buse 17 du tube intérieur 8. Le tube de gaz 14 et le tube de sortie 16 sont supportés autour du tube intérieur 8 au moyen d'un croisillon 18. On voit donc que le gaz s'écoule dans le brûleur sous forme d'un anneau et env-eloppe l'écoulement d'air, la section droite de l'annsu du courant de gaz étant supérieure à celle du tube intérieur Des essais ont montré que,en faisant v-arier la quantité d'air comprimé fournie au brûleur, on peut règler avec une très grande précision la longueur de flamme produite. Ces essais ont également montré que,une fois la longueur de flamme réglée à la valeur nécessaire, les caractéristiques du foyer lorsqu'on brûle de l'huile ou du gaz, sont identiques et que le foyer peut être commuté d'un combustible à l'autre,dans une direction ou dans l'autre, pendant une durée assez faible de l'ordre de 3 minutes, sans modifier en aucune manière ni la quantité deverre produite ni sa qualité. L'utilisation d'air comprimé contribue également à remédier à un autre inconvénient - s'il en existe en fait-du système de chauffage par dessous (underport),à savoir que, dans une cuve à verre à inversion(en anglais reversing glastank) , le combustible ne passe que par les brûleurs situés d'un côté du foyer, l'autre côté restant à vide pendant les inversions alternées. Le côté qui est en fonctionnement est soumis à un refroidissement approprié par le gaz le traversant,mais le côté restant à vide est soumis à un rayonnement direct par le foyer opérant à une température d'environ 1.6000C et ce haut degré de rayonnement produit rapidement une détérioration des buses ou tuyères, quelle que soit la matière qui les constitue. L'utilisation d'air comprimé comme fluide d'entraînement pour la flamme produite par le gaz constitue également une source de fluide réfrigérant pour la buse de gaz pendant la période d'absence de chauffage. Ceci est en pratique très efficace. En conséquence, les caractéristiques de flamme qui sont produites dépendent de la luminosité et de la longueur de flamme.Ce problème peut être résolu de deux manières, savoir : (a) en utilisant des brûleurs à gaz à haute pression où le gaz fournit l'énergie nécessaire pour engendrer la poussée requise, ou (b) en utilisant du gaz à basse pression en combinaison avec un fluide auxiliaire (dans ce cas de l'air comprimé) afin de fournir l'énergie requise. L'utilisation de gaz à haute pression a les inconvénients suivants: en premier lieu, pour obtenir la poussée nécessaire, l'utilisation d'un gaz à haute pression se traduit par une flamme de luminosité plus faible que le maximum pouvant être atteint ef en second lieu la vitesse résultante du gaz à la sortie de la buse ou tuyère peut ne pas être compatible avec la stabilité de la flamme (par exemple la flamme peut stéteindre). L'utilisation d'un gaz à haute pression a aussi l'inconv-é- nient que, bien qu'il soit théoriquement possible d'envisager une buse permettant d'obtenir une longueur de flamme et une luminosité correctes pour toute capacité donnée de combustible, un tel type de buse n' est pas d'une grande souplesse d'adaptation du fait que, lorsqu'il s'avère nécessaire de modifier le débit d'entrée de combustible (comme cela est invariablement le cas en pratique),il est obligatoire de modifier la géométrie de la buse pour rétablir des conditions satisfaisantes de flamme (la pratique a également montré qutil en était ainsi). L'objectif de l'invention est atteint par le fait que le gaz s 'écoulant à basse vitesse dans la zone de l'entrée du foyer est chauffé par la chaleur rayonnante produite par ce dernier et est amené en état de craquage et à produire des particules de carbone qui donnent à la flamme sa luminosité et qui produisent donc une plus grande chaleur de sortie. L'énergie provenant de l'écoulement central d'air comprimé règle le degré de mélange entre le gaz et l1air de combustion et détermine ainsi la longueur résultante de la flamme. L'invention a l'avantage que la poussée exercée par l'air comprimé peut être modifiée de manière à être adaptée à des variations du débit de combustible d'entrée, ctest-à-dire que la longueur de flamme et la luminosité peuvent être maintenues aux valeurs optimales en réglant la pression d'alimentation en air. Pour l'alimentation maximale en combustible fourni,un essai a montré que (a) la vitesse d'écoulement du gaz dans la buse ne devait pas dépasser 90 m/s , (b) la quantité d'air comprimé utilisé ne devait pas dépasser 6 1/mon par thermie de combustible fourni par heure et que la pression d'air comprimé ne devait pas dépasser 1,4 kg/cm2. On notera donc que l'invention fournit un brûleur à gaz capable de produire des caractéristiques de flamme qui sont prati quementftes mêmes que celles d'un brûleur à huile et qui convienne en particulier pour être utilisé dans des cuves à verre où l'on utilise alternativement des brûleurs à gaz et à huile pour assurer le chauffage des cuves. L'invention a été décrite dans le cas d'un chauffage par dessous (underport firing) , mais elle peut également être appli quee avec une efficacité moindre à un chauffage par dessus (overport firing) et à un chauffage en travers (throughport firing). -REVENDICATIONS 1. Procédé d'utilisation d'un brûleur à gaz pouvant être utilisé pour le chauffage par dessous d'une cuve à verre, caractérisé en ce qu'on fait passer un courant de gaz à basse pression dans le brûleur et en ce qu'on projette simultanément un jet d'air comprimé dans la même direction que le courant de gaz et suivant son axe longitudinal. 2. Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que la vitesse du gaz est inférieure à 90 m/s. 3. Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que la quantité d'air comprimé utilisée ne dépasse pas 6 1/mon par thermie du combustible fourni par heure. 4. Procédé selon la revendication ),caractérisé en ce que la pression d'air comprimé ne dépasse pas 1,4 kg/cm2. 5. Brûleur à gaz utilisable pour le chauffage par dessous d'une cuve à verre, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (5) pourvu d'une partie terminale avant et d'une partie terminale arrière, un tube intérieur (8) assurant l'alimentation en air comprimé et monté à intérieur du corps suivant sur son axe longitudinal central,ce tube comportant une buse de sortie (17) placée au voisinage de l'extrémité de la partie terminale avant du corps qui a une section droite supérieure à celle de la partie terminale arrière du corps et qui est munie d'une dérivation (15) servant à l'alimentatioSlein gaz sous pression, le courant de gaz étant, en fonctionnementztraverserle brûleur sous forme d'un anneau qui enveloppe le courant d'air comprimé. 6. Brûleur à gaz selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section droite de l'anneau du courant de gaz est supérieure à celle du tube intérieur (8). 7. Brûleur à gaz selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité de la partie terminale avant du corps de brûleur (5) dépasse de la buse de sortie (17) du tube intérieur (8). 8. Brûleur à gaz selon l'une des revendications 6 et 7,caractérisé en ce que l'extrémité du tube intérieur située à l'opposé descelle de la buse de sortie (17),traverse une extrémité étanche (10 à 13) de la partie terminale arrière du corps de brûleur (5). 9.Brûleur à gaz selon l'une quelconque des revendications à 8,caractérisé en ce que la partie terminale avant du corps de leur (5) est supportée autour du tube intérieur à l'aide d'un support (18) en forme de croisillon.