Brevet FR2289846A1 — publié le 19760528

La présente invention concerne des brûleurs à combustible liquide à tirage naturel connus sous le nom de brûleurs à pot et plus particulièrement les éléments catalyseurs destinés à ce genre de brûleurs. Avec le renchérissement des combustibles liquides, il est devenu encore plus nécessaire maintenant, pour réduire la consommation inutile de ces combustibles, de disposer de brûleurs -dont le rendement calorifique reste très important aux allures maximales et minimales. On connait déjà pour les brflleurs à pot des ensembles d'anneaux catalytiques superposés à l'intérieur de la cuve du brûleur, dont les régions chaudes sont des endroits qui favorisent la réaction de combustion du combustible liquide. Les anneaux remplissent successivement à partir du bas le rle de catalyseur quand la consommation augmente. Le rapport des consommations minimale à maximale possible peut ainsi passer de 1 à 3. Ces brûleurs de type connu présentent certains inconvénients. Ils nécessitent par exemple un tirage important. La dépression correspondante est d'environ 0,15 millibars au régime maximum (environ 1,5 mm de colonne d'eau). Ils s'encrassent facilement, ce qui est du au caractère souvent incomplet de la combustion réalisée. Leur souplesse de passage à des allures de chauffe différentes imposées par le débit variable du combustible est assez faible. Ces inconvénients sont en grande partie dus au fait que le volume occupé par la flamme à l'intérieur du brûleur est très important. La présente invention a donc pour objet un ensemble catalyseur destiné à etre monté à l'intérieur d'un brûleur de type à pot et permettant de réduire le volume de la flamme à toutes les allures, ce qui entraîne une combustion plus complète et une souplesse de marche plus importante. L'ensemble catalyseur pour brûleur à combustible liquide de type à pot et à tirage naturel, objet de la présente invention, est constitué d'une première partie centrale formant tambour catalyseur à poser au fond du pot du brûleur et d'une deuxième partie formant une couronne à centrer sur le tambour et à disposer à distance du fond du brûleur. Le tambour catalyseur est avantageusement formé d'une ou plusieurs parois métalliques latérales coaxiales ajourées fixées sur un couvercle supérieur métallique fermé. Ces parois métalliques ajourées du tambour catalyseur sont avantageusement à maille losange ou carrée disposée diagonalement suivant l'axe du tambour. Il est préférable que le matériau constitutif de ces parois métalliques latérales soit une tle poinçonnée, plutôt d'un métal déployé qui pourrait se déformer sous l'action de variations de température répétées. La deuxième partie formant couronne de l'ensemble catalyseur comporte avantageusement un anneau de ttle sur lequel sont fixés perpendiculairement des arceaux également en tale découpée, qui se rejoignent sensiblement sur l'axe de ladite couronne. Il est préférable qye la forme dechacun-des arceaux à partir de l'anneau soit un parallélogramme se prolongeant vers le haut par un segment de disque avec une réduction-locale dalla largeur de l'arceau entre le parallèlogramme et le segment de disque. Les arceaux peuvent être réunis à leur partie supérieure par un disque ou un anneau suivant des fentes d'assemblage. I1 est avantageux de prévoir un anneau de fixation sur la paroi intérieure d'un broyeur pour supporter la deuxième partie en forme de couronne -de l'ensemble catalyseur. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif, un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe d'un brûleur de type à pot et à double paroi muni d'un ensemble catalyseur suivant la présente invention - la figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble catalyseur extrait du brûleur de la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un ensemble catalyseur monté à l'intérieur d'un brtleur à pot à doubla paroi 2. L'ensemble catalyseur 1, visible également sur la figure 2, est constitué d'un tambour catalytique 3 et d'une couronne 4. Le tambour 3 comporte deux parois métalliques ajourées, l'une extérieure 5 et l'autre intérieure 6, cylindriques et coaxiales soudées à l'intérieur d'un couvercle métallique 7 légèrement bombé vers le haut. Les parois 5 et 6 sont en tale poinçonnée cintrée, à mails carrée disposée diagonalement dans le sens axial du tambour 3. La couronne 4 est formée d'un anneau métallique en tale 8, obtenu par poinçonnage d'une feuille de métal et portant douze arceaux 9 également en métal poinçonné. Les arceaux 9 sont tous situés dans un plan axial de la couronne 4. Les arceaux 9 comportent un bord rabattu 9a permettant de les souder sur la couronne 8 et présentent successivement une partie inférieure 9b en forme de parallélogramme allongé et incliné vers l'axe de la couronne 4 et une partie supérieure 9c en forme de segment de disque également incliné vers l'axe de la couronne 4. Les parties 9b et 9c de tous les arceaux 9 de la couronne 4 se raccordent au niveau d'un plan 10 situé légèrement au-dessus du sommet du couvercle 7 du tambour 3. On observe à ce niveau une réduction de la largeur des arceaux 9 entre la partie parallélogramme 9b et la- partie segment de disque 9c. Un anneau ll d'assemblage comporte des fentes lla coopérant avec des fentes correspondantes 9d prévues au sont de chacun des arceaux 9, en vue de terminer le montage de la couronne 4. L'ensemble catalyseur 1 est ici monté dans un brûleur k pot 2 9 double paroi, d'un type connu Il s'agit en effet d'une réalisation en tôle cintrée et soudée d'un brûleur décrit dans un brevet américain n 2.287.361 (SUCHLAKD). Le brtleur k pot 2 est un brtleur à double paroi. Une paroi latérale extérieure 12 réalisée en tôle ciatrée et soudée est percée de plusieurs séries horizontales de trous 12a de petite dimension pour l'admission de l'air ltintérieur du brftleur 2. Une paroi latérale intérieure 13 concentrique à la paroi extérieure 12 comporte des trous de gros diamètre 13a correspondant aux trous 12a de la paroi extérieure. La paroi intérieure 13 est soudée sur un anneau de séparation 14, lui-meme soudé intérieurement k la partie supérieure de la paroi latérale extérieure 12.Une jupe 15 de forme intérieure conique évasée vers le haut et percée de trous 15a délimite une goulotte d'admission d'air annulaire 16, étant soudée à la fois k l'anneau de séparation 14 précité et à la paroi extérieure 12 du brûleur 2. Le brûleur 2 possède un fond 17 légèrement bombé vers l'extérieur soudé sur la paroi latérale extérieure 12, et qui comporte une amenée de combustible liquide 18. Le tambour 3 est simplement posé sur le fond 17 du brûleur. Un anneau de fixation 19 est soudé sur la paroi interne 13 du brûleur en vue de supporter l'anneau 8 de la couronne 4. Il est avantageux de réaliser l'ensemble catalyseur 1 en tôle d'acier inoxydable, qui est un catalyseur convenable et dont la résistance mécanique et thermique est importante. Le fonctionnement du brûleur 2 est amélioré par la présence de l'ensemble catalyseur 1. La mise en service du bradeur 2 ici représentée est conventionnel le, au moyen par exemple d'une pastille de métaldéhyde enflammée jetée au fond 17 du brûleur 2. Au fur et à mesure que le combustible liquide introduit par l'amenée 18 s'écoule sur le fond 17, il s'échauffe et se vaporise en grande partie au niveau de la paroi métallique extérieure 5 du tambour 3, qui sert de catalyseur à la réaction de combustion vive qui se traduit par une flamme entre le combustible vaporisé et l'air pénétrant dans le brtleur par les trous 12a puis 13a. Suivant le plus ou moins grand débit de combustible admis au fond du pot, la flamme de combustion s'accroche à une hauteur plus ou moins éloignée du fond du pot sur t'ensemble catalyseur 1. Pour tous les régimes de marche, les deux parois métalliques extérieure 5 et intérieure 6 du tambour 3 jouent toujours le môme rôle. La paroi extérieure 5 joue le rôle de catalyseur et la paroi intérieure 6 sert à la rétention et à la limitation vers le haut de la flamme. Le couvercle 7 du tambour 3 limite également l'extension vers le haut de la flamae obtenue dans le brûleur 2. Pour les régimes utilisant peu de combustible, la paroi extérieure 5 du tambour 3 rougit seule. Avec l'augmentation du débit de combustible admis, cette zone rougie se déplace vers le haut le long de la paroi 5. A partir dtun certain débit, ltanneau 8 de la couronne 4 se met à rougeoyer, ce qui indique l'entrée en action de celui-ci comme catalyseur de la réaction de combustion. Quand on admet ensuite un débit plus important de combustible au fond 17 du brûleur 2, les arceaux de la couronne 4 commencent à rougeoyer dans la partie 9b en forme de parallélogramme. Pour le régime de marche maximal la zone rougie atteint la limite 10 entre la partie 9b en forme de parallélogramme et la partie 9c en forme de segment de cercle, le rougeoiement obtenu au niveau de 10 étant particulièrement intense, la partie en forme de segment de cercle 9c reste alors relativement froide. Il semble que la chaleur qui lui est transmise par conduction est limitée par l'existence du rétrécissement en 10. On a vu précédemment que le couvercle 7 du tambour 3 jouait un rôle de rétention et de limitation vers le haut de la flamme. Celle-ci se localise autour des points chauds et pour les régimes de marche assez importants, essentiellement à proximité des arceaux 9 de la couronne 4. Les moyens décrits permettent donc de confiner la flamme obtenue à l'intérieur du brtleur dans un volume très réduit en hauteur et de la ramener vers le centre du brtleur 2, ceci à toutes les allures possibles du brdleur. Le rapport de consommation maximale à minimale possible peut ainsi passer de 1 à 10. Le tirage nécessaire au fonctionnement du brûleur 2 est réduit, la dépression correspondante est alors d'environ 0,05 millibars au régime maximum (environ 0,5 mm de colonne d'eau). L'indice de fumosité est nul å toutes les allures et l'on n'obtient pratiquement aucun encrassage de l'intérieur du brûleur 2. Celui-ci ne présente par ailleurs aucune difficulté pour le nettoyage, l'ensemble cataly-- seur 1 pouvant etre sorti du brnleur et l'anneau 19 restant étant de faible encombrement. L'application de cet ensemble de catalyseur 1 en deux parties ne se limite pas aux seuls brûleurs à combustible du type à pot et à double paroi. On peut en effet envisager de l'installer dans un brûleur à pot à simple paroi, comme on en connaît déjà de nombreux exemples. REVENflI CATI ONS 1 - Ensemble catalyseur pour brûleur à combustible liquide de type à pot et à tirage naturel, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une première partie centrale formant tambour -catalyseur à poser au fond du broyeur et d'une deuxième partie formant une couronne à centrer sur le tambour et à disposer à distance du fond. 2 - Ensemble catalyseur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la deuxième partie formant couronne comporte un anneau de tôle sur lequel sont fixés perpendiculairement des arceaux en tôle découpée, qui se rejoignent sensiblement sur l'axe de ladite couronne. 3 - Ensemble catalyseur suivant la 'revendication 2, caractérisé par le fait que la forme de chacun des arceaux à partir de l'anneau est un parallé logramme se prolongeant vers le haut par un segment de disque avec une réduc- tion locale de la largeur de l'arceau entre le parallélogramme et le segment de disque. 4 - Ensemble catalyseur suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les arceaux sont réunis à leur partie supérieure par un disque ou anneau, suivant des fentes d'assemblage. 5 - Ensemble catalyseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un anneau de fixation est prévu sur la paroi intérieure du brûleur pour supporter la deuxième partie en forme de couronne de l'ensemble catalyseur. 6 - Ensemble catalyseur suivant l'une quelconque des revendications p récédentes, caractérisé par le fait que le tambour catalyseur est formé d'une ou plusieurs parois métalliques latérales coaxiales ajourées fixées sur un couvercle supérieur métallique fermé. 7 - Ensemble catalyseur suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les parois métalliques ajourées du tambour catalyseur sont à maille losange ou carrée disposée diagonalement suivant l'axe du tambour. 8 - Ensemble catalyseur suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le matériau constitutif des parois métalliques latérales du tambour catalyseur est une tôle poinçonnée. 9 - Brûleur à combustible liquide de type à pot et à tirage naturel, caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble catalyseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes.