Brevet FR2313637A1 — publié le 19761231

La présente invention a pour obJet des perfectionnements aux déflecteurs équipant les têtes de bruleurs. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des brûleurs de combustibles liquides ou gazeux. I1 est connu d'utiliser,pour stabiliser la flamine d'un bruleur,différentes sortes d'écrans désignés ci-après du terme général de déflecteurs, qui sont placés auvoisinage de l'extrémité du brûleur,tout autour de celle-ci, de sorte que l'air de combustion rencontre le déflecteur et que la zone de dépression et de remous qui prend naissance a l'abri de cet écran facilite l'allumage de la flamme et l'accrochage de celle-ci au nez du brûleur en évitant qu'elle ne soit soufflée par le courant d'air. On connaît de nombreux types de déflecteurs ayant par exemple une forme tronconique, angle d'ouverture plus ou moins aigu, ou la forme de disques plans ou la forme d'une boîte cylindrique dite boîte à flamme ou des déflecteurs constitués par un moyeu portant à sa périphérie des ailettes qui communiquent à l'air de combustion un mouvement tangentiel. Quelle que soit la forme du déflecteur, pour éviter qu'il ne soit sali par des dépôts de combustible, de suie ou de coke ,sur sa face avant,sous l'action des remous qui captent et entraînent des particules de combustible et, parfois, de faibles quantités d'air, on perce généralement à travers le déflecteur un certain nombre d'orifices, trous ou fentes à travers lesquels circule un faible débit d'air. Ces trous peuvent être perpendiculaires à la surface du déflecteur ou faiblement inclinés. Dans un mode de réalisation connu, le déflecteur,d'une seule pièce,est constitué de secteurs qui sont décrochés les uns par rapport aux autres, à la manière de persiennes ou de rondelles éventail en délimitant entr'eux des fentes à travers lesquelles s'écoule un courant d'air tangentiel qui balaye la surface du déflecteur. Toutes ces dispositions et les nombreuses qui s'en rapprochent ont des effets plus ou moins satisfaisants sur la combustion. Par contre, notamment dans le cas où la tête de combustion a des dimensions moyennes ou grandes et surtout si l'air de combustion est préchauffé, les déflecteurs deviennent des pièces fragiles. Sous l'effet de la chaleur et des dilatations variables dus aux variations de température, des déformations importantes et des ruptures de déflecteurs se produisent fréquemment en entraînant de graves perturbations dans l'exploitation des foyers de grande puissance qu'ils équipent. L'objectif de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et de procurer desdéflecteurs dont la face avant est balayée et maintenue propre par un courant d'air tangentiel qui la lèche et dont la structure est telle que les risques de déformation et de rupture sont évités même pour des déflecteurs équipant des brûleurs de forte puissance alimentés en air de combustion préchauffé. Cet objectif est atteint au moyen d'un déflecteur constitué de plusieurs éléments séparés, ayant la forme de secteurs circulaires, qui sont assemblés en éventail pour former une surface annulaire. De préférence, ces éléments sont identiques. Les bords latéraux de deux éléments juxtaposés se recouvrent en délimitant entr'eux une fente servant de passage à l'air de combustion qui lèche la face avant de l'élément recouvert. On appelle face avant la face tournée du côté de la flamme et face arrière la face opposée. L'un des bords latéraux de chaque élément recouvre le bord latéral de l'élément voisin tandis que l'autre bord latéral dudit élément est recouvert par le bord latéral de l'élément voisin situé de l'autre côté, de sorte que tous les courants d'air issus des différentes fentes lèchent la face avant du déflecteur en tournant dans le meme sens qui peut être soit le sens des aiguilles d'une montre, soit le sens inverse selon l'ordre des recouvrements. Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque élément comporte sur ses faces avant et arrière,le long de ses bords périphériques interne et externe,des nervures qui forment des butées pour ménager une fente entre les éléments qui se recouvrent. Un déflecteur selon l'invention comporte,en outre,un support annulaire, placé autour du bruleur, sur lequel sont fixés les éléments qui composent le déflecteur. Chaque élément comporte, sur sa face arrière, une patte de fixation sensiblement perpendiculaire à ladite face arrière. Dans un déflecteur de grande surface selon l'invention, les secteurs -élémentaires peuvent former plusieurs couronnes concentriques jointives. De préférence, une plaque est disposée à faible distance de la face arrière avec laquelle elle délimite un passage de faible épaisseur dans lequel circule l'air qui lèche à grande vitesse la face arrière et qui la refroidit. Cette plaque peut servir de support annulaire aux éléments qui composent le déflecteur. Le résultat de l'invention est un nouveau produit constitué par un déflecteur de brûleur,- ce mot étant pris dans un sens général pour désigner tout écran placé autour de la tête d'un brûleur pour dévier les filets d'air de combustion et créer des remous, enflammés ou non, autour du nez du bruleur. En particulier, un déflecteur selon l'invention peut etre associé à des ailettes, placées à sa périphérie, destinées à communiquer aux filets d'air un mouvement de rotation autour de l'axe du bruleur.Il peut constituer le moyeu portant ces ailettes à sa périphérie. Les avantages des déflecteurs selon l'invention résident dans le fait que, du fait qu'ils sont divisés en plusieurs secteurs élémentaires, les contraintes dues aux dilatations sont beaucoup plus réduites. De ce fait, les déflecteurs selon l'invention ne se déforment pas ou se déforment librement et supportent des durées d'utilisation prolongées sans etre détériorés. La face avant de ces déflecteurs est maintenue constamment propre par le flux d'air qui la balaye. Ce flux d'air peut provenir soit du prélèvement d'un faible débit d'air de combustion principal alimentant le bruleur, soit d'un circuit d'air auxiliaire qui alimente spécialement l'arrière du déflecteur. Ce dernier cas permet, si nécessaire, de refroidir énergiquement le déflecteur avec de l'air froid lorsque le brûleur fonctionne avec de l'air de combustion préchauffé. Les vitesses tangentielles de l'air sortant du déflecteur favorisent la création d'un remous à l'avant du déflecteur qui contribue à l'accrochage de la flamme. Enfin, du fait que le déflecteur est composé par l'assemblage de segments élémentaires tous identiques, les frais de fabrication et d'usinage sont réduits. Les éléments composant undéflecteur selon l'invention, appelés écailles, peuvent être en acier ou en fonte au chrome moulés. Un seul moule de dimensions réduites est alors suffisant pour mouler toutes les écailles. Les écailles peuvent également être réalisées en tôle d'acier inoxydable emboutie. Lorsqu'un meme foyer comporte plusieurs brûleurs, on peut avantageusement utiliser des déflecteurs selon l'invention communiquant à l'air les uns un mouvement de rotation dans le sens horaire et les autres en sens inverse. Il suffit de prévoir deux types d'écailles différentes. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. La figure 1 est une vue développée d'une fraction de coupe transversale d'un déflecteur selon l'invention. Les figures 2 et 3 montrent en coupe longitudinale et en vue de face la disposition générale d'un déflecteur de flamme selon l'invention. Les figures 4 et 5 montrent, en coupe longitudinale et en vue de face, un déflecteur de flamme selon l'invention de plus grande surface. Les figures 6 et 7 sont des coupes longitudinales de bruleurs équipés de déf lecteurs selon l'invention. La figure 8 est une vue en perspective de deux écailles successives en acier moulé. La figure 1 représente, en vue développée, une fraction de la coupe transversale d'un déflecteur 1 selon l'invention. On voit sur cette figure, trois éléments successifs identiques et indépendants, 4a, 4b, 4c, munis chacun, sur leur face arrière, d'une patte de fixation 5a, 5b, 5c. Les éléments 4a, 4b, 4c sont fixés par les pattes 5 sur un support annulaire continu 6 au moyen d'un boulon ou d'un rivet 7a, 7b, 7c. Les éléments sont assemblés en éventail, c'est-à-dire que l'élément 4a recouvre le bord de l'élément 4b qui recouvre lui-meme le bord de l'élément 4c comme des écailles. Cet assemblage en éventail est réalisé de telle sorte qu'un vide ou fente 8 subsiste entre deux éléments ou écailles voisins à travers lequel circule, suivant les flèches, un courant d'air de balayage qui lèche la face avant des éléments 4a, 4b et 4c. Par exemple, les éléments 4 sont munis de nervures formant des butées qui maintiennent un écartement entr 'eux. Les figures 2 et 3 représentent, en coupe longitudinale et de face, un bruleur 2 équipé d'un déflecteur 1 selon l'invention. Les pattes 5 de fixation des éléments 4 sont fixées sur un anneau 9 qui est lui-meme fixé sur un support annulaire 10 solidaire du brûleur. La partie supérieure de la coupe passe par le recouvrement de deux éléments 4a, 4b délimitant entr'eux la fente 8. La vue de face montre que les éléments 4 ont la forme de secteurs circulaires de sorte qu'ils constituent une couronne Al entourant le bruleur 2 lorsqu'ils sont assemblés en éventail. Les figures 4 et 5 représentent un déflecteur selon l'invention, de plus grande surface. Les parties homologues sont représentées par les mêmes repères. La seule différence réside dans le fait que le déflecteur est formé de deux couronnes A et B concentriques et jointives. Chaque couronne est constitube par des éléments 4, en forme de secteur, assemblés en éventail et fixés sur un anneau respectivement 9a et 9b, fixés tous deux sur un même support annulaire 10. Bien entendu, le nombre de couronnes pourrait etre supérieur à deux. Les figures 6 et 7 représentent des coupes longitudinales de bruleurs 2 comportant, facultativement à une faible distance en arrière de la face arrière du déflecteur 1, une plaque ou un disque 11 fixé sur le support 10, laquelle plaque délimite avec le déflecteur un espace 12 de faible épaisseur dans lequel l'air de balayage circule à grande vitesse avant de traverser les fentes 8, ce qui a pour effet d'améliorer le coefficient d'échange thermique entre l'air et le déflecteur et de réduire la température de celui-ci. La figure 6 illustre un exemple dans lequel l'air de balayage qui circule suivant les flèches est amené au déflecteur par un canal central 13. Dans ce cas, l'air de balayage est prélevé sur l'air de combustion. La figure 7 illustre un exemple dans lequel l'air de balayage est amené au déflecteur par des orifices 14. L'air de balayage est indépendant de l'air de combustion. Les figures 6 et 7 représentent un mode de réalisation dans lequel les pattes de fixation 5 sont -situées dans un plan radial au lieu entre placées dans un plan tangentiel et, dans ce cas, les pattes 5 sont fixées sur la plaque il qui sert en même temps d'écran arrière. Bien que toutes les figures décrivent des modes de réalisation de déflecteurs plans, il est bien précisé que ces exemples ne sont pas limitatifs et que les déflecteurs selon l'invention peuvent également être tronconiques, avec un angle d'ouverture quelconque ou en forme de boîte cylindrique ou même constituer un moyeu portant à sa périphérie des ailettes placées dans le conduit d'alimentation du brûleur en air de combustion secondaire. La figure 8 est une vue en perspective, de l'arrière, de deux éléments successifs 4a et 4b en acier moulé. Chaque élément comporte une patte de fixation 5a, 5b sensiblement perpendiculaire à la face arrière, munie d'un trou 15a, 15b pour le passage d'un moyen de fixation tel que boulon, rivet-ou équivalent. Chaque élément comporte, le long de son bord périphérique externe, des nervures 16a, 16b sur sa face avant et 17a, 17b sur sa face arrière. Les nervures 16 et 17 d'un mème élément forment deux décrochements en escalier 18a, 18b qui coopèrent avec les décrochements des éléments voisins pour former des butées de positionnement qui limitent la profondeur de chevauchement de deux éléments voisins. Chaque élément comporte également le long de son bord périphérique interne, sur sa face avant, des nervures 19a, 19b qui maintiennent l'écartement entre les deux bords qui se chevauchent, écartement qui donne naissance à la fente 20 à travers laquelle s'écoule, suivant les flèches, le courant d'air de balayage. La face avant des éléments 4a, 4b peut être plane ou bien présenter une légère concavité dirigée vers l'avant de sorte que le courant d'air lèche mieux la face avant. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses parties des déflecteurs et des brûleurs qui viennent d'être décrits à titre d'exemple pourront être remplacés par des parties équivalentes connues de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Déflecteur placé autour de la tete d'un bruleur, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs éléments séparés, ayant la forme de secteurs circulaires, qui sont assemblés en éventail pour former une surface annu laire. 2 - Déflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments sont identiques. 3 - Déflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bords latéraux de deux éléments juxtaposés se recouvrent en délimitant entr 'eux une fente servant de passage à l'air de combustion qui lèche la face avant de l'élément recouvert. 4 - Déflecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un des bords latéraux de chaque élément recouvre le bord latéral de l'élément voisin tandis que l'autre bord latéral dudit élément est recouvert par le bord latéral de l'autre élément voisin. 5 - Déflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque élément comporte sur ses faces avant et arrière, le long des bords périphériques interne et externe,des nervures qui forment des butées pour ménager une fente entre les éléments qui se recouvrent. 6 - Déflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un support annulaire sur lequel sont fixés lesdits élé ments. 7 - Déflecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque élément comporte,sur sa face arrière, une patte de fixation sensiblement perpendi culaire à ladite face arrière. 8 - Déflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, de grande sur face, caractérisé en ce que lesdits éléments forment plusieurs couronnes concentriques jointives. 9 - Déflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une plaque disposée à faible distance de la face arrière avec laquelle elle délimite un passage d'air de faible épaisseur. 10- Déflecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite plaque sert en même temps de support des éléments constituant le déflecteur. 11- Déflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les faces avant de chaque élément présentent une légère conca vité dirigée vers l'avant.