Brevet FR2271508A1 — publié le 19751212

L'invention concerne un brûleur à pulvérisation dont la chambre de tourbillonnement de la tête est -raccordée à une conduite d'arrivée ainsi qu'à une conduite de reflux du mazout par un tube se composant de deux conduits et disposé à l'intérieur d'un tube d'arrivée d'air, les deux conduites d'arrivée et de reflux du mazout pouvant être reliées par un conduit et un distributeur à trois voies et com portant des vannes de réglage de la puissance, de la forme de la flamme et du reflux. En plus des brûleurs à reflux, dans lesquels une conduite rame ne dans le réservoir une fraction variable du mazout d'ad mission sous pression et qui ne permettent pas de modifier la forme de la flamme et des brûleurs dits à deux composantes, dans lesquels le mazout est dirigé en partie axialement et en partie radialement dans une chambre de tourbillonnement ,une variation de chacune de ces frac tions permettant de modifier la forme de la flamme, il existe des brûleurs pulvérisation du type mentionné plus haut et dont la reunion des con duites -d'arrivée et de reflux du mazout avec interposition d'un distributeur à trois voies ainsi que plusieurs vannes de réglage permettent de les faite fonctionner aoit en régime uniquement à reflux, soit en régime à deux composantes. Ces brûleurs à pulvérisation ont une plage relativement grande de puissance et permettent de modifier la forme de la flamme pratiquement de manière indépendante de la puissance. Les brûleurs connus à pulvérisation du type décrit pernettent d'atteindre une plage de puissance de 1 à 6 et une variation du cône de dispersion,qui régit la forme de la flamme,dans une plage de 20 à 500. Toutefois, ces plages de réglage ne suffisent pas lorsque le -brtleur à pulvérisation est utilisé dans des installations-dan lesquelles la puissance et la forme de la flamme doivent obéir à des critères -très variables, par exemple pour le chauffage des fours rotatifs récents. L'invention a donc pour objet un brûleur à pulvérisation du type mentionné à plage élargie de réglage de la puissance et aussi à plage élargie du cône de dipersion,de manie me à permettre de faire varier la forme de la flamme sans variation de la puissance. Selon une particularité essentielle de l'invention, des orifices sensiblement tangentiels relient la chambre de tourbillonnement à un canal annulaire relié au conduit qui nène W la conduite d'arrZ e du mazout et des ozifices axiaux relient cette chambre à un canal central qui communique avec l'autre conduit du tube du brûleur et un balladeur capable d'obturer les orifices axiaux peut entre amené par la pression du mazout à l'une de deux positions extremes en fonction du gradient de pression et comporte des passages de reflux qui sont ouverts lorsqu'il est en position extrême d'obturation des orifices axiaux et dont la section totale est supérieure à celle de ces derniers. La liaison de la chambre de tourbillonnement et du canal annulaire par des orifices sensiblement tangentiels et la liaison de cette chambre et du canal central par des orifices axiaux permettent au cane de dispersion, dont l'ouverture est choisie lln;auement au moyen de la vanne de réglage de la forme de la flamme se trouvant dans la conduite d'arrivée de mazout, de disposer d'une grande plage de réglage en régime à deux composantes et à débit d'ensemble constant qui est fonction de la position de la vanne de réglage de puissance se trouvant dans la conduite d'arrivée de mazout. La section d'ensemble des orifices axiaux doit être faible par rapport à la section d'ensemble des orifices sensiblement tangentiels pour permettre au cane de dispersion d'avoir une grande ouverture.Ce facteur s'oppose à l'élargissement, recherché dans le cadre de l'invention, de la plage de réglage de la puissance qui exige une très grande section totale des orifices axiaux de reflux du mazout pour permettre d'abaisser la puissance en régime à reflux du brûleur. Le balladeur selon l'invention, que seule la pression du mazout fait donc parvenir automatiquement à l'une de deux positions extraies en fonction du gradient de pression et qui donc ouvre deux sections différentes au reflux du mazout,permet de satisfaire à deux critères contraires, de sorte que, malgré l'élargissement de la plage du cône de dispersion, la plage de puissance du brûleur à pulvérisation selon 1 'in- vention est aussi notablement élargie. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention, le balladeur comporte une bride annulaire en saillie radialement vers l'extérieur et recouvrant les orifices axiaux en formant également butée à l'une des positions extrêmes ; les passages de reflux sont réalisés dans la paroi cylindrique du balladeur, à proximité de son fond fermé. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les conduits du tube du brûleur qui forment un tube extérieur et un tube intérieur concentriques ainsi que la plaque qui comporte l'ajutage et qui ferme le brûleur à 1 'avant forment la chambre de tourbillon- nement, le canal annulaire et le canal central. Les orifices axiaux peuvent avantageusement être disposés dans une pièce annulaire, saillante radialement vers l'intérieur, du tube interne, cette pièce formant également butée d'un rebord en saillie du fond du balladeur placé à l'une des positions extr8mes. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une élévation avec coupe axiale schématique partielle de ltensemble du brûleur à pulvérisation selon l'invention la figure 2 est une coupe longitudinale de la tête du brûleur; et la figure 3 est une coupe transversale de la tête du brûleur selon la ligne III - III de la figure 2. Le brûleur à pulvérisation,représenté dans son ensemble sur la figure 1, comprend une tête 1 dont les figures 2 et 3 illustrent le mode de réalisation. Un tube 2, qui comprend deux conduits 3 et 4, relie cette tête 1 d'une part à une conduite Sa'arrivée et d'autre part à une conduite 6 de reflux du mazout. Un conduit 7 de liaison disposé entre les conduites 5 et 6 est raccordé à un distributeur 8 à trois voies disposé sur la conduite 6 de reflux du mazout. La conduite 5 d'arrivée comporte une vanne 9 de réglage de la puissance disposée en amont du conduit 7 de liaison (par rapport au sens de la circulation du mazout). Une vanne 10 de réglage de la forme de la flamme est disposée dans la conduite 5 d'arrivée, en aval du conduit 7 de liaison.Finalement, une vanne 11 de réglage du reflux est montée entre le conduit 4 et le distributeur 8 à trois voies disposé-dans le conduit 6 de reflux du mazout. Un tube 12 d'arrivée de l'air raccordé saune tubulure 13 d'entrée entoure le tube 2 qui supporte la tête 1 du brûleur. La tête 1 comporte une chambre cylindrique 14 de tourbillonnement disposée immédiatement derrière une plaque 15 qui comporte l'ajutage 16 du brûleur. La plaque 15 ferme le tube 2 du brûleur à l'avant. Dans l'exemple représenté de réalisation, les conduits 3 et 4 du tube 2 sont constitués en tube extérieur 3a et en tube intérieur 4a qui forment à la tête 1 un canal annulaire 17 et un canal central 19. Des orifices sensiblement tangentiels la, tels que représentés en particulier sur la figure 3, raccordent le canal annulaire 17 et la chambre 14 de tour billonnement. Des orifices axiaux 20 raccordent le canal central la chambre 14. Un balladeur 21 capable de coulisser entre deux positions extrêmes sur une pièce annulaire 4b, en saillie radialement vers l'intérieur, du tube intérieur 4a peut obturer ces orifices 20. Le balladeur 21 comprend une paroi cylindrique 22 et un fond 23 qui comporte un rebord 23a en saillie radialement vers l'extérieur. Ce rebord forme butée en s'appliquant contre la pièce annulaire 4b lorsque le balladeur 21 est en position eztrême antérieure. L'extrémité antérieure du balladeur 21 ouvert vers l'avant comporte une bride annulaire 24 en saillie radialement vers l'extérieur et s'appliquant contre la pièce annulaire 4b lorsque ce balladeur 21 est en position extrême arrière.Lorsque le balladeur est à la position extrême antérieure, il subsiste entre la bride 24 et la paroi cylindrique de la chambre 14 de tourbillonnement un interstice annulaire qui établit la liaison entre cette dernière et les orifices axiaux 20. Par contre, lorsque le balladeur 21 est en position extrême arrière, sa bride 24 recouvre les orifices 20. vais, lorsqu'il occupe cette position, le balladeur 21 libère des passages 25 de reflux que sa paroi 22 comporte à proximité de son fond 23 et que la pièce annulaire 4b obture lorsque le balladeur 21 est en position extrême antérieure et que le rebord 3a de son fond 23 est appliqué contre cette pièce 4b. La section totale des passages 25 de reflux est supérieure à celle des orifices axiaux 20. Le régime normal du brûleur à pulvérisation correspond à celui à deux composantes. Le débit total, ctest-h,dire la puissance de brûleur se règle au moyen de la vanne 9. Le conduit 7 de liaison et le distributeur 8 à trois voies réglé en conséquence répartissent le débit total du mazout sous pression arrivant par la conduite 5 sur les deux conduits 3 et 4 du tube 2 en fonction du réglage des vannes 10 et 11. Une partie du mazout d'admission parvient donc du canal central 19 par les orifices axiaux 20 dans la chambre 14 de tourbillonnement, tandis que l'autre partie du mazout parvient du canal annulaire 17 dans cette chambre par les orifices sensiblement tangentiels 18. L'ouverture du cône de dispersion est d'autant plus grande que la fraction du mazout entrant tangentiellement dans la chambre 14 de tourbillonnement est grande. Il est possible de faire varier l'ouverture du cone de dispersion par réglage effectué sur la vanne 10, qui permet de modifier la forme de la flamme, tout en maintenant la vanne Il de réglage du reflux à sa position d'ouverture. Le mode représenté de réalisation permet de régler l'ouverture du cane de dispersion entre 30 et 80 en régime normal. La plage de réglage de puissance que permet d'obtenir la vanne 9 est dans un rapport de 1 à 2 qui autorise une bonne régulation.Le balladeur 21 est toujours à la position extrême antérieure représentée sur la figure 2 en régime à deux composantes. Lorsque le brûleur doit être utilisé sous charge inférieure à la moitié de la plage totale disponible de puissance, par exemple à la mise en marche ou en service à charge partielle ou en régime perturbé, il faut passer en régime à reflux. Il faut donc manoeuvrer le distributeur 8 à trois voies, de manière que le conduit 4 ne communique plus avec le conduit 7 de liaison, mais avec la conduite de reflux. En conséquence, la totalité du débit de mazout, qui est fonction de la position de la vanne 9 de réglage de la puissance, se dirige par le conduit 3 vers la tête 1.Le mazout parvient ainsi dans la chambre 14 de tourbillonnement exclusivement par les orifices sensiblement-tangentiels 18. Une partie du mazout admis par la conduite 5 d1 arrivée repart par la conduite de reflux en fonction de la position de la vanne 11 de réglage de ce reflux. L'ouverture de cette vanne 11 diminue donc la puissance du brûleur. Aussi longtemps que la pression régnant dans le conduit 4 aboutissant à la conduite 6 de reflux et donc que la pression régnant dans le canal central 19 est supérieure à celle qui règne dans la chambre 14 de tourbillonnement, le balladeur 21 reste à la position représentée sur la figure 2. Toutefois, lorsque la pression chute dans le canal central 19 de sorte que les forces exercées par cette pression sur le balladeur 21 sont inférieures à celles que la pression régnant dans cette chambre 14 exerce sur ce balladeur, ce dernier passe brusquement à la position extrême arrière. Lorsque le balladeur occupe cette position extrême, sa bride 24 recouvre les orifices axiaux 20.Les passages 25 de reflux, qui ont une grande section totale, sont simultanément libérés, de sorte qu'une grande partie du mazout admis par la vanne 9 de réglage de puissance peut retourner par la tette 1 dans la conduite 6 de reflux. La plage totale de réglage de la puissance de l'exemple représenté de réalisation est ainsi de 1 à 20. Dès que l'étranglement du débit de reflux fait monter la pression dans le canal central 19 ou que le brûleur repasse en à deux composantes, le balladeur revient en position extrême antérieure représentée sur la figure 2, aucune force n'ayant à être exercée de l'ex- trieur sur lui. La variation de la section de passage en régime à reflux est donc automatique en fonction du mode de fonctionnement et au gradient de pression. Il va de soi que le brûleur décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. RFVEr:T:LCAIONS 1. Brûleur à pulvérisation dont la chambre de tourbillonnement de la tête est raccordée à une conduite d'arrivée ainsi qu'à une conduite de reflux du mazout par un tube se composant de deux conduits et disposé à l'intériear d'un tube d'arrivée d'air, les deux conduites d'arrivée et de reflux du mazout pouvant être reliées par un conduit et un distributeur à trois voies et comportant des vannes de réglage de la puissance, de la forme de la flamme et du reflux, ledit brûleur étant caractérisé en ce que des orifices sensiblement tangentiels relient la chambre de tourbillonnement à un canal- annulaire relié au conduit qui mêne à la conduite arrivée du mazout et des orifices axiaux relient cette chambre à un canal central qui communique avec l'autre conduit du tube du brûleur et un balladeur capable d'obturer les orifices axiaux peut être amené par la pression du mazout à 1 tune de deux positions extrêmes en fonction du gradient de pression et comporte des passages de reflux qui sont ouverts lorsqu'il est en position extrême d'obturation des orifices axiaux et dont la section totale est supérieure à celle de ces derniers. 2. Brûleur à pulvérisation selon la revendication f, caractérisé en ce que le balladeur comporte une bride annulaire en saillie radialement vers l'extérieur et recouvrant les orifices axiaux en formant également butée à l'une des positions extrêmes, les passages de reflux étant réalisés dans la paroi cylindrique du balladeur, i prolimité de son fond fermé. 3. Brûleur à pulvérisation selon l'une des revendi cations 1 et 2, caractérisé en ce que les conduits du tube du brûleur1 qui sont concentriques et forment un tube extérieur,et un tube intérieur ainsi que la plaque qui comporte l'ajutage et qui ferme le brûleur à l'avant forment la chambre de tourbillonnement, le canal central et le canal annulaire. 4. Brûleur à pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que les orifices axiaux sont disposés dans une pièces annulaire, saillante radialement vers l'inté- rieur, du tube intérieur, cette pièce formant également butée d'un rebord en saillie du fond du balladeur placé à l'une des positions extrêmes.