Brevet FR2348437A1 — publié le 19771110

La présente invention se rapporte à un générateur de chaleur ayant un bruleur à combustible liquide, ce bruleur comportant un corps avec une tuyère ayant une entrée d'air comburant, une tette de combustion alimentée en combustible liquide et une sortie de flamme, un ventilateur ayant une aspiration d'air comburant et le refoulant dans entrée de la tuyère, la teste de combustion étant disposée à l'intérieur de la tuyère au voisinage de la sortie de flamme et etant associée à des moyens d'électrode. Dans le but d'améliorer les conditions de combustion, on a déjà proposé de recycler dans l'air comburant, une partie des gaz brillés dans le générateur. En général, ce recyclage s'effectue à partir d'un point du générateur qui est éloigné du bruleur et avec un taux de recyclage élevé, par exemple 50 ofi ou davantage. Dans ces conditions on introduit les fumées recyclées de préférence en aval du ventilateur pour ne pas détériorer celui-ci, ce qui oblige à prévoir un ventilateur très puissant et conduit à des complications de construction. Par ailleurs,-il est déjà connu de disposer, dans les tuyères des brûleurs, des couronnes d'aubes qui ont pour effet de créer une recirculation interne des gaz brûlés dans la flamme, ce qui di; minue la vitesse de combustion, donc le taux de craking thermique et par là meme le pourcentage de carbone libre incandescent au sein de la flamme. Les Demanderesses ont découvert que des performances remar9ua- bles peuvent Cotre obtenues, notamment avec une flamme bleue stable, lorsque deux tels moyens de recyclage précités sont mis en oeuvre simultanément, l'un interne à la flamme et l'autre à l'amont de la flamme, avec une adaptation appropriée. La présente invention a pour objet un générateur de chaleur dans lequel ces deux moyens de recyclage sont combinés d'une manière adaptée, en permettant d'obtenir des performances considérablement améliorées avec une construction très simple. Suivant l'invention, un générateur de chaleur est caractérisé par la combinaison de deux moyens de recyclage de gaz au moins partiellement brûlés, dont l'un est un moyen de recyclage interne à la flamme consistant en une couronne d'aubes disposée dans la tuyère du brûleur autour de la tête de combustion tandis que l'autre est un moyen de recyclage à l'amont de la flamme, consistant en un conduit qui présente une entrée disposée à l'extérieur et au voisinage de la tuyère et une sortie alimentant l'aspiration du ventilateur en parallèle avec l'ai r comburant. Grace à cette disposition le rapport du débit massique des fumées recyclées sur le débit massique d'entrée totale dans le ventilateur, c'est-à-dire l'ensemble de l'air comburant et des fumees recyclées peut autre choisi faible, pratiquement inférieur à 50 %. Gracie à ce faible pourcentage, la température au sein du ventilateur ne s'élève pas jusqu'à des valeurs qui risquentdeledé tériorer, m8me s'il a une construction ordinaire et une conformation classique. C'est précisément parce qu'il y a une couronne d' aubes introduisant un recyclage interne à la flamme que le recyclage externe peut autre réduit. On peut en particulier obtenir une flamme bleue très stable sans carbone libre et avec un taux négligeable d'oxyde de carbone, m8me si l'excès d'air comburant est faible. En outre, la disposition suivant l'invention permet un fonctionnement très silencieux, Suivant une autre caractéristique de l'invention, le conduit de recyclage externe est prévu solidaire du corps du brûleur. Grace à cette disposition, le brûleur n'est pas plus encombrant que des brûleurs de nature courante et peut autre immédiatement substitué à eux. Un tel brûleur, d'une construction monobloc est par ailleurs d'un prix réduit. La présente invention a également pour objet un tel brûleur en soi destiné notamment à équiper des générateurs de chaleur, ce brûleur comportant, un corps avec une tuyère ayant une entrée d'air comburant, une teste de combustion alimentée en combustible liquide et une sortie de flamme, un ventilateur ayant une aspiration d'air comburant et le refoulant dans l'entrée de la tuyère la tête de combustion étant disposée à l'intérieur de la tuyère au voisinage de la sortie de flamme et étant associée à des moyens d'électrode, brûleur caractérisé par la combinaison de deux moyens de recyclage de gaz au moins partiellement brûlés, dont l'un est un moyen de recyclage interne à la flamme consistant en une couronne d'aubes disposée dans la tuyère du brûleur autour de la t8te de combustion tandis que l'autre est un moyen de recyclage à l'amont de la flam me, consistant en un conduit qui est solidaire du corps du brûleur et qui présente une entrée disposée à l'extérieur et au voisinage de la tuyère et une sortie alimentait l'aspiration du ventilateur en parallèle avec l'air comburant. Une forme d'exécution de l'invention est ci-après décrite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue d'un brûleur à double recyclage pour générateur de chaleur suivant l'invention, en coupe longitudinale verticale suivant la ligne I-I de la figure 2 la figure 2 est une vue correspondante en coupe horizontale suivant la ligne II-II de la figure I la figure 3 est une vue de la couronne d'aubes en élévation latérale suivant les flèches III-III de la figure 5 la figure 4 est une vue de cette couronne en coupe longitudinale suivant la ligne IV-IV de la figure 5 la figure 5 est une vuesen élevation frontale de la couronne d'aubes suivant les flèches V-V de la figure 4 la figure 6 illustre le recyclage interne à la flamme résultant de la couronne d'aubes Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 6, un générateur de chaleur (figs. 1 et 2) a une paroi 10 qui définit une chambre de combustion 11. Un brûleur 12 est monté extérieurement sur cette paroi 10 et est agencé pour développer une flamme dans la chambre de combustion 11. Le brûleur 12 a un corps 13 qui est adapté à autre fixé en 14 d'une manière étanche dans la paroi 10. Le corps 13 a une tuyère 15. Celle-ci a une forme générale de venturi avec-un col rétréci 16. La tuyère 15 a une entrée 17 d'air comburant et reçoit une te- te de combustion 18 alimentée en combustible liquide. La tuyère 15 présente également une sortie de flamme 19 par laquelle le brûleur 12 développe la flamme dans la chambre de combustion 11 du générateur de chaleur. Le corps 13 du brûleur 12 comporte également un ventilateur 20 dont on voit en 21 les pales entraînées en rotation par un moteur 22. Le ventilateur 20 a une aspiration d'air comburant en 23 et refoule cet air comburant dans l'entrée 17 de la tuyère 15. On remarquera que le moteur 22 est disposé d'un cté du corps 13 tandis que l'aspiration d'air comburant 23 est disposée de l'autre cOté. La téte de combustion 18 est disposée à llintérieur de la tuyère 15 au voisinage de la sortie de flamme l9-et est associée à des moyens d'électrode 24. La t8te de combustion 18 est alimentée en combustible liquide par un conduit 25 qui s'étend longitudinalement à l'intérieur de la tuyère 15 et qui sort à l'extérieur du brûleur en 25N pour son raccordement à une tuyauterie d'alimen tation en combustible liquide. Le conduit 25 porte un obturateur 26 qui coopère avec le col 16 de la tuyère 15 pour former un étranglement réglable pour llad- mission d'air comburant vers la tette de combustion 18. Cet étranglement est réglable grâce au fait que le conduit 25 est monté mobile axialement et peut etre déplacé en 26 pour ajuster à volonté la section de passage de l'air entre l'obturateur 26 et le col 16. La tete de combustion 18 est portée à partir et à l'intérieur de la tuyère 15 par une couronne d'aubes 27 (voir également figures 3 à 5). Les aubes 27 de cette couronne, outre le ralle de porter la tete de combustion 18 à l'intérieur de la tuyère 15, ont pour effet d'introduire dans le courant de fluide à l'intérieur de la tuyère 15 une composante tourbillonnaire qui permet de stabiliser la flamme et qui introduit dans celle-ci une zone dépressive représentée en D à la figure 6. Cette zone dépressive a pour effet de recycler des gaz au moins partiellement brûlés dans la flamme en permettant de compléter la combustion tout en diminuant la vitesse de combustion et par conséquent le taux de craking ther mique et, de ce fait, le pourcentage de carbone libre incandescent au sein de la flamme. On notera à la figure 3, que les aubes 27 de la couronne d' aubes font un angle A avec l'axe de la tuyère 15. Cet angle A est avantageusement compris entre 300 et 500 et est de préférence voisin de 400. Les aubes 27 peuvent etre planes ou profilés. La couronne d'aubes 27 constitue un moyen de recyclage interne à la flamme. Suivant l'invention, ce premier moyen de recyclage est prévu en combinaison avec un deuxième moyen de recyclage qui est de nature différente puisqu'il n'est pas interne à la flamme mais au contraire est externe à celle-ci et plus précisément à l'amont de la flamme. Ce deuxième moyen de recyclage consiste en un conduit 29 qui est solidaire du corps 13 du brûleur 12 et qui présente une entrée 30 disposée à l'extérieur et au voisinage de la tuyère 15, pratiquement au droit du col 16 de l'exemple représenté. Le conduit 29 comporte un volet de réglage du débit 31. La sortie 32 du conduit 29 alimente l'aspiration 23 du ventilateur 20 en parallèle avec l'air comburant qui est introduit par les orifices 34. Le taux de recyclage par le conduit 29 est prévu relativement faible, notamment inférieur à 50 ot ce qui est rendu possible grace au recyclage interne dû à la couronne d'aubes 27. Ceci permet d'éviter une surchauffe du ventilateur 20 et d'utiliser un tel ventilateur 20 de construction courante. L'étranglement en 16,26 permet d'introduire une perte de charge à l'aval des entrées parallèles d'air comburant en 34 et de fumées recyclées en 32 et par conséquent de maintenir sensiblement constant le rapport des débits, par ailleurs réglable par le volet 31. Avec un tel agencement, on obtient avec une construction simple, robuste et peu onéreuse, d'excellentes conditions de combustion et en particulier une flamme bleue très stable sans carbone libre et avec un taux négligeable d'oxyde d carbone, meme si 1' excès d'air comburant est faible. On appréciera que dans l'exemple représenté aux figures 1 à 6, le conduit 29 est prévu incorporé d'une manière monobloc au bruleur lui-meme 12 lequel peut ainsi etre substitué sans aucune transformation, à tout brûleur quelconque sur un générateur de chaleur. On peut également, dans le cadre de l'invention, prévoir à l'avance une construction d'ensemble d'un générateur ayant unbrû- leur, ceci principalement pour une nouvelle installation, dans laquelle il n'est pas indispensable que le conduit 29 soit directement incorporé au brûleur 12. On notera en outre que l'objet de l'invention s'applique à des brûleurs de toutes puissances et permet, entre autres, de résoudre le problème de la combustion du mazout à des puissances faibles, notamment inférieures à 20 kilowatts. REVENDICATIONS 1) Générateur de chialeur a > ant un brûleur à combustible liquide, ce brûleur comportant un corps avec une tuyère ayant une entrée d'air comburant, une tette de combustion alimentée en combustible liquide et une sortie de flamme, un ventilateur ayant une aspiration d'air comburant et le refoulant dans l'entrée de la tuyère, la tette de combustion étant disposée à l'intérieur de la tuyère au voisinage de la sortie de flamme et étant associée à des moyens d'électrode, générateur caractérisé par la combinaison de deux moyens de recyclage de gaz au moins partiellement brûlés,dont l'un est un moyen de recyclage interne à la flamme consistant en une couronne d'aubes disposée dans la tuyère du brûleur autour de la téte de combustion tandis que l'autre est un moyen de recyclage à l'amont de la flamme, consistant en un conduit qui présente une entrée disposée à l'extérieur et au voisinage de la tuyère et une sortie alimentant l'aspiration du ventilateur en parallèle avec l'air comburant. 2) Générateur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de recyclage est solidaire du corps dubrû- leur. 3) Générateur de chaleur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tuyère a une forme de venturi ayant un col avec lequel coopère un obturateur pour définir un passage étranglé de section réglable. 4) Générateur de chaleur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que cet obturateur est porté par un conduit d'alimentation en combustible qui est monté mobile axialement pour permettre le réglage de la section du passage étranglé. 5) Générateur de chaleur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'entrée du conduit de recyclage est disposée au voisinage du col de la tuyère. 6) Générateur de chaleur suivant une-quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit de recyclage présente un volet de réglage du débit. 7) Générateur de chaleur suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ventilateur comporte d'un coté un moteur d'entraînement des pales du ventilateur et de l'autre côté, des entrées disposées en parallèle d'une part d'air comburant et d'autre part de fumées recyclées. 8) Générateur de chaleur suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aubes de la couronne de recyclage interne font avec l'axes de la tuyère un angle compris entre 300 et 500 et de préférence voisin de 400, 9) Brûleur à combustible liquide comportant un corps avec une tuyère ayant une entrée d'air comburant, une tette de combustion alimentée en combustible liquide et une sortie de flamme, un ventilateur ayant une aspiration d'air comburant et le refoulant dans l'entrée de la tuyère, la tette de combustion étant disposée à l'intérieur de la tuyère au voisinage de la sortie de flamme et étant associée à des moyens d'électrode, brûleur caractérisé par la combinaison de deux moyens de recyclage de gaz au moins partiellement brûlés, dont l'un est un moyen de recyclage interne à-la flamme consistant en une couronne d'aubes disposée dans la tuyère du brûleur autour de la tete de combustion, tandis que l'autre est un moyen de recyclage à l'amont de la flamme, consistant en un conduit qui est solidaire du corps du brûleur et qui présente une entrée disposée à l'extérieur et au voisinage de là tuyère et une sortie alimentant l'aspiration du ventilateur en parallèle avec l'air comburant.