Brevet FR2305691A1 — publié le 19761022

La présente invention est relative à un procédé pour la construction de têtes de brûleurs a combustible gazeux et aux têtes de brûleurs construites selon ce procédé. La fabrication en grande série de têtes de brûleurs par matriçage ou coulage sous pression est difficile du fait des fentes étroites et nombreuses que doivent en général présenter ces têtes de brûleurs et, lorsque la profondeur de ces fentes dépasse une certaine limite, on ne peut avoir recours R ces procédés. Il en est ainsi en particulier pour la fabrication de têtes de brûleurs à combustible gazeux telles que décrites dans le brevet français n071 41876 déposé le 23 novembre 191 et dans la demande de premier certificat d'addition à ce brevet, n074 34838 déposée le 16 octobre 1974.Ces têtes de brûleurs, dans lesquelles est ménagée la chambre de répartition du mélange gaz combustible-air primaire, présentent sur leur pourtour des fentes verticales étroites délimitées inférieurement par une embase et couvertes par un déflecteur et présentent une gorge annulaire ménagée a leur partie supérieure, sous le déflecteur, à partir de leur face extérieure. De plus, selon la demande de certificat d'addition sus-mentionnée, des entailles verticales sont pratiauées entre les fentes voisines.La configuration particulière de la couronne dans laquelle les fentes sont pratiquées ainsi que la profondeur de ces dernières ne permettent pas de fabriquer ces têtes de brûleurs par les procédés habituels de matriçage ou coulage sous pression, et nécessitent, pour chaque tête, un usinage, par exemple, par fraisage, de chaque fente, d'où il résulte un cott de fabrication extrêmement élevé. Pour former une tête de brûleur comportant des fentes étroites et nombreuses, on a déj proposé, dans le brevet autrichien ne303.312, de fabriquer la tête de brûleur à partir d'éléments séparés La tête de brûleur décrite dans ce brevet autrichien comporte deux éléments qui présentent chacun une couronne de créneaux et qui sont emboîtés de manière à loger un créneau h d'un SlOment entre deux créneaux de l'autre avec des espaces entre ces créneaux formant les fentes.Un premier élément de cette tête de brûleur connue comporte une embase annulaire horizontale qui présente sa partie inférieure une partie tubulaire coaxiale verticale par oû est amené le gaz combustible, et a sa partie supérieure des créneaux verticaux disposés radialement- autour d'un rebord annulaire. Un second élément comporte un anneau horizontal de même dimension que ce rebord annulaire, cet anneau étant muni sur son pourtour de saillies horizontales radiales chacune surmontée d'un créneau vertical de largeur inférieure à celle de la saillie.Les deux éléments sont assemblés en emboîtant l'anneau du second élément sur le rebord intérieur du premier, les créneaux du premier élément venant s'ajuster chacune entre deux saillies- du second élément, et sont ensuite surmontés d'un couvercle reposant sur les créneaux du premier élément pour former la tête de brûleur. Ce mode de construction connu permet certes la construction d'une tête de brûleur à fentes étroites d partir d'éléments qui peuvent être fabriqués par coulage mais les deux éléments ci-dessus décrits présentent chacun une structure relativement complexe, en particulier le second élément, et requièrent une assez grande précision de fabrication pour permettre l'assemblage des deux éléments avec ajustement de l'anneau du second sur le rebord du premier et des nervures du second entre les créneaux du premier. Par ailleurs, la présence des nervures entre les créneaux du premier élément limite la hauteur des fentes. La présente invention a pour but de fournir un procédé de construction d'une tête de brûleur simplifié par rapport à ce procédé connu. Ce but est atteint par un procédé selon lequel on réalise un premier élément comportant une embase annulaire présentant sur sa face supérieure des premiers créneaux s'étendant sensiblement radialement et perpendiculairement cette face supérieure, on réalise un second élément comportant une embase circulaire et des seconifscréneaux s'étendant sensiblement radialement et perpendiculairement, par rapport a cette embase circulaire et on assemble les premier et second éléments avec embol- tement des seconds créneaux entre les premiers, procédé selon lequel, conformément à l'invention, ledit second élément comporte une embase circulaire en forme de disque d'une face duquel font saillie lesdits seconds créneaux, et on assemble les premier et second éléments en engageant les extrémités des créneaux d'un élément entre celles des créneaux de l'autre élément, puis en appuyant les créneaux de l'un des éléments sur l'embase de l'autre élément. Il apparaIt ainsi un premier avantage du procédé conforme l'invention, lequel réside dans la simplicité de structure des deux éléments formant la tête de brûleur et dans la facilité de leur assemblage puisqu'ils comportent chacun simplement une embase et des créneaux faisant saillie a partir d'une face de cette embase et que leur assemblage est accompli en faisant reposer les créneaux d'un élément sur Itembase de l'autre. D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, a titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures des dessins joints qui illustrent - figure 1 : une vue schématique en perspective d'un brûleur à combustible gazeux dont la tête présente des fentes étroites - figure 2 : une vue en coupe verticale selon deux plans radiaux, du brûleur illustré par la figure 1 - figure 3 : une vue schématique en perspective, avant leur assemblage, des éléments constitutifs d'un brûleur du type illustré par la figure 1 et fabriqué conformément d l'invention - figure 4 : une vue en coupe verticale selon deux plans radiaux du brûleur formé par assemblage des éléments illustrés par la figure 3 ; et - figure 5 : une vue en coupe verticale radiale d'une variante de construction d'un brûleur conformément A l'invention. Le brûleur à combustible gazeux illustré par les figures 1 et 2 est du type décrit dans le brevet français n0 71 4187cl ci-avant mentionné. Ce brûleur comporte une tête de brûleur 10, de forme annulaire et X l'intérieur de laquelle est ménagée la chambre 11 de répartition du mélange gaz combustible- air primaire. La tête de brûleur 10 présente a sa partie inférieure une embase annulaire 12,qui peut être posée sur un mélangeur airgaz d'alimentation du brûleur,-etune série de fentes etroites radiales verticales 13.Les fentes 13 sont limites inférieurement par la face supérieure de l'embase 12 qui présente un rebord annulaire 12a faisant saillie vers l'extérieur par rapport à la base des fentes 13, et sont limitées supérieurement par un déflecteur 14 qui est monté directement sur la tête du brûleur 10. A la partie supérieure de la tête de brûleur 10 est ménagée, à partir de la face extérieure de la tête 10, une gorge annulaire 15 qui forme une zone d'écoulement préférentiel du mélange combustible avec très faible perte de.charge et qui est surplombée par le déflecteur 14. Le brûleur 10 est représenté sur la partie gauche de la figure 2 en demi-coupe suivant un plan radial passant entre deux fentes 13 et sur la partie droite de cette figure en demi-coupe suivant un plan radial passant dans une fente 13. I1 apparais clairement sur la figure 2 que le profil de la couronne dans laquelle sont formées les fentes ainsi que la profondeur et l'étroitesse de ces dernières ne permettent pas la réalisation de la tête de brûleur 10 par matriçage ou coulage sous pression. Ainsi, conformémenta l'invention, on réalise une tête de brûleur telle que la tête de brûleur 10 par simple emboîtement de deux éléments dont la structure-simple en permet la fabrication par moulage, matriçage ou coulage. Sur la figure 3, on a représenté en 20 et 21 ces éléments, ci-après dénommés respectivement inférieur et supérieur, ainsi qu'un élément annulaire 22 qui, monté sur l'élément supérieur 21 forme le déflecteur. L'élément inférieur 20 (figure 3 et partie gauche de la figure 4) comporte une embase annulaire 23 dont l'axe de symétrie 17 est représenté vertical sur la figure 3 et à partir de laquelle font saillie des créneaux 24 ménageant entre eux des intervalles 25 délimités latéralement par les parois verticales sensiblement radiales 24a des créneaux 24 et inférieurement par la face supérieure 23a de l'embase 23. Les créneaux 24 présentent chacun une face arrière 24b, l'ensemble des faces 24b étant, dans l'exemple illustréssur sur une même surface cylindrique verticale d'axe 17 qui prolonge celle du bord interne annulaire vertical 23b de l'embase 23. Ces faces arrières 24b nourraient également être planes et non verticales. Les faces avant 24c des créneaux 24 sont, dans l'exemple illustré, sur une même surface conique d'axe 17 et sont inclinées vers le haut et vers l'axe 17 a partir de'la face supérieure 23a de 1'embase 23. ta base des faces avant 24c des créneaux 24 est légèrement en retrait du bord extérieur de embase 23 laissant sur la face 23a de cette derniere un rebord annulaire horizon tal périphérique continu. A leur partie supérieure, les créneaux 24 présentent cha cun une encoche formée par un décrochement horizontal 24d de leur face avant 24c, décrochement qui est raccordé au bord su prieur 24f des créneaux 24 par une paroi verticale 24e. Les décrochements 24d sont tous dans un même vlan horizontal et les parois 24e sont planes ou sur une même surface cvlindrique d'axe 17.Ces encoches peuvent par exemple être obtenues par, fraisage ae la pièce 20 venue de moulage, matriçage ou coulage ou directement par moulage ou 'matriçage de la pitce 20 L'élément supérieur 21 (figure 3 et partie droite de la figure 4) présente une embase en forme de disque 26 dont l'axe de symétrie 18 est représenté vertical sur la figure 3 ,et a partir de laquelle font saillie, sous son pourtour, des créneaux 27 mé nageant entre eux des intervalles 28 délimités latéralement par les parois verticales sensiblement radiales 27a des créneaux 27 et du côté du disque 26, par la face inférieure 2a de celui-ci. Les faces avant 27c des créneaux 27 sont, dans l'exemple illustré, situées sur une même surface conique d'axe 18 et s'é tendent vers le bas et l'extérieur a partir du bord extérieur de la face inférieure 26a du disque 26. A la base de chaste créproche du disque 26 * ^ neaw est pratiquée une encoche, par exemple par moulage. Cette encoche est délimitée par un décrochement horizontal 27d de la face avant 27c, ce décrochement étant raccordé a la face inférieure 26a du disque 26 par une paroi verticale 27e. Les décrochements 27d sont dans un même plan horizontal et les parois 27e sur une même surface cylindrique dtaxe 18. Les faces arrière 27b des créneaux 27 peuvent être verti ou conique. cales et planes ou sur une même surface cylindrique /Dans l'exemple illustré, ces faces arribre 27b sont sur une même surface conique d'axe 18 et s'étendent chacune à partir de la face inférieure 26a de l'embase 26 vers le bas et l'extérieur jusqu'au bord inférieur horizontal 27f des créneaux 27. Les dimensions des éléments 20 et 21 sont déterminées de manière qu'après emboîtement vertical, parallèlement aux axes 17 et 18, des créneaux d'une de ces pièces dans les intervalles de l'autre, on obtienne une tête de brûleur analogue à celle représentée sur la figure 1. L'élément de couverture 22, d'axe 19 est ensuite posé sur le disque 26, sur lequel il s'emboîte pour constituer un déflecteur surnlombant la partie supérieure de la tête de bruleur. La figure 4 illustre les éléments 20, 21 et 22 assemblés, et en coupe, dans la partie gauche de cette figure selon un plan radial coupant un créneau 24 de l'élément 2Q et dans la partie droite de cette figure selon un plan radial coupant un créneau 27 de l'élément 21. Seules les parties situées dans les plans de coupe sont représentées. Chaque créneau 27 de l'élément 21 se'loge dans un intervalle 25 de l'élément 20 et délimite avec une ou les deux parois 24a de cet intervalle 25 une ou deux fentes verticales radiales. Les bords inférieurs 27f des créneaux 27 reposent sur la face supérieure 23a de l'embase 23 tandis que les bords.supérieurs 24f des créneaux 24 affleurent la face inférieure 26a du disque 26. Les encoches présentes à la partie supérieure des créneaux 24 et a la base des créneaux 27 forment une gorge annulaire à la partie supérieure de la tête de brûleur. Ainsi, la distance entre les bords inférieurs 27f et les décrochements 27d-des créneaux 27 est égale a la distance entre la face supérieure 23a de l'embase 23 et les décrochements 24d des créneaux 24, tandis que les enveloppes cylindriques des parois 27e et 24e sont identiques. Enfin, les enveloppes coniaues des faces avant 24c et 27c des créneaux 24 et 27 sont identiques. On notera que ces faces avant pourraient être planes, la tête de brûleur présentant alors une section transversale polygonale au lieu de circulaire. Pour le maintien en position relative fixe des éléments 20 et 21, on insère des goupilles ou vis dans des trous tels que 28 et 29 pratiqués dans les faces en regard respectivement de embase 23 et du bord inférieur 27f des créneaux 27. On pourrait également prévoir un téton faisant saillie à partir d'une de ces deux faces en regard et se loaeant dans un trou pratiqué dans l'autre face, ou tout autre moyen mécanique de positionnement De ce qui précède, on remarque que la structure et le mode d'assemblage des éléments 20 et 21 permet leur fabrication de façon simple et aisée. De plus, ce mode d'assemblage permet si nécessaire, comme par exemple pour le cas de changement de gaz combustible, de modifier la largeur des fentes en ne changeant qu'un de ces deux éléments. La figure 5 illustre une variante de réalisation des élé- ments inférieur et supérieur en coupe médiane, ces deux éléments étant assemblés (seules les parties dans le plan de coupe sont représentées). Selon cette variante, les créneaux 27 sont encochés a leur partie inférieure, chaque encoche étant délimitée par un décrochement horizontal 27 de leur face avant qui est raccorde au bord inférieur 27f par une paroi verticale 27h.Les créneaux 27 reposent par leurs décrochements 27p sur 1'embase 23 tandis que les parois verticales 27h sont sur une meme surface cvlindrique et s'ajustent contre la paroi interne verticale 23b de l'embase 23, assurant ainsi le centrage-de l'élément supérieur par rapport ! l'éi:ément.inférieur. L'embase 23 présente en outre un épaulement interne 23c contre lequel affleurent les bords inférieurs 27f des créneaux 27. Bien que l'on ait précédemment décrit un mode de construction d'une tête de brûleur du type illustré par la figure 1, il est bien entendu que ce mode s'applique b la construction de têtes de brûleurs a fentes étroites de configuration différente, les fentes pouvant être plus nombreuses ! identiques ou non et avoir chacune une largeur constante ou non et le profil de la couronne qui présente ces fentes pouvant être différent. En particulier, on pourra prévoir des entailles verticales s'étendant entre deux fentes conformément a la demande de premier certificat d'addition n074 34838 ci-avant mentionnée. Dans ce cas, ces entailles seront prévues dans les créneaux de l'un ou des deux élOments inférieur et supérieur, par exemple dans les parties médianes des faces avant 24c des créneaux 24, ces entailles s'étendant verticalement depuis le bord extérieur des décrochements horizontaux 24d jusqu'à la face supérieure 23a de l'embase 23. Par ailleurs, bien que l'exemple donné concerne un brûleur circulaire à symétrie axiale, ce procédé de construction peut être étendu à des brûleurs linéaires (ou rampes) en adoptant un mode d'assemblage analogue des parties constitutives des brûleurs. RUTDDICAtIONS 1 - Procédé pour la construction d'une tête de brûleur è fentes étroites selon lequel on réalise un premier élément comportant une embase annulaire sur une face de laauelle font saillie des premiers créneaux ménageant entre eux des premiers intervalles, on réalise un second élément comportant une embase circulaire et des seconds créneaux ménageant entre eux des seconds intervalles et on assemble ces deux éléments en engageant les créneaux de l'un dans les intervalles de l'autre, chaque fente étant délimitée latéralement par les parois en regard d'un nremier et d'un second créneau, ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit second élément comporte une embase en forme de disque d'une face de laquelle font saillie lesdits seconds créneaux et en ce qu'on assemble lesdits premier et second éléments en engageant les extrémités des créneaux de l'un entre celles des créneaux de l'autre élément et en appuvant les créneaux d'un des éléments sur l'embase de l'autre élément. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme dans chaque premier créneau une encoche à sa partie superieure, à partir de sa face avant et on forme dans chaque second créneau une encoche à sa base à partir de sa face avant de manière qu'après assemblage des premier et second éléments, les encoches des premier et second créneaux forment une gorge annulaire à la partie supérieure de la tête de brûleur. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendidations 1 t 2, caractérisé en ce qu'on forme une seconde encoche dans chaque second créneau à son extrémité et à partir de sa face avant, ces secondes encoches étant chacune délimitée par un décrochement de la face avant du créneau et par une paroi de raccordement reliant ledit décrochement au bord inférieur du créneau, et on assemble les premier et second éléments en assurant le centrage mutuel de ces éléments par coopération desdites parois de raccordement avec une surface annulaire interne de l'embase du second élément. 4 - Tête de brûleur à fentes étroites pour combustible gazeux comprenant un élément inférieur présentant une embase annulaire horizontale sur la face supérieure de laquelle font saillie verticalement des premiers créneaux et un élément supérieur présentant une embase circulaire horizontale et des seconds créneaux s 'étendant perpendiculairement par rapport a cette embase circulaire, les seconds créneaux étant loges dans les intervalles entre les premiers creneaux et délimitant latéralement avec ces derniers lesdites fentes, caractérisée en ce que ledit élément supérieur a une embase circulaire en forme de disque sous la face inférieure de laquelle font saillie lesdits seconds créneaux et en ce que l'embase d'un des deux éléments forme surface d'appui des extrémités des créneaux de l'autre, lesdites fentes étant limitées inférieurement et supérieurement respectivement par ladite embase annulaire et ladite embase en forme de disque. 5 - Tête de brûleur selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle présente une gorge annulaire a sa partie supérieure et sur son pourtour, ladite gorge étant formée par des encoches prévues respectivement dans la partie d'extrémité des premiers créneaux et a la base des seconds créneaux. 6 - Tête de brûleur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les seconds créneaux présentent à leur partie d'extrémité une encoche délimitée par un décrochement horizontal de leur face extérieure et une paroi de raccordement qui relie leur décrochement horizontal à leur bord inférieur, ces parois de raccordement coopérant avec une surface annulaire interne de l'embase annulaire de l'élément inférieur de manière a assurer le centrage mutuel des éléments inférieur et supérieur. 7 - Tête de brûleur selon l'une quelconque des revendications 4, 5 et 6 caractérisée en ce que des moyens de blocage en position relative fixe des éléments inférieur et supérieur sont prévus sur des faces en contact des créneaux d'un élément et de l'embase de l'autre élément. 8 - Tête de brûleur selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 et 7, caractérisée en ce que des entailles verticales sont pratiquées dans la Dartie médiane des faces extérieures de premiers et/ou seconds créneaux.