Brevet FR2355242A1 — publié le 19780113

L'invention concerne des perfectionnements au brûleur radiant. Le brûleur de l'invention comprend une embase en matière réfractaire, envidée, pourvue, dans le fond de ltevi- dement, d'une chambre de précombustion alimentée par un mélange gaz-air primaire et, sur le bord de l'ouverture de lFévidement, d'une grille en matière réfractaire, cette grille étant disposée au-dessus d'une chambre de combustion, les deux chambres de précombustion et de combustion étant séparées par une épaisseur de matériau refractaire traversée par des canaux reliant les deux chambres, cette épaisseur de matériau réfractaire recevant intérieurement une arrivée d'air secondaire. Ce brûleur est caractérisé en ce que l'épais- seur de matériau réfractaire est constituée de deux panneaux en matériau réfractaire entre lesquels est disposée une nappe de grains de matériau-réfractaire non agglomérée, l'arrivée d'air secondaire débouchant à l'intérieur de cette nappe. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'évidement présente des parois inclinées à hauteur de l'épaisseur du matériau réfractaire séparant les chambres de précombustion et de combustion, les deux panneaux de matériau constituant cette épaisseur étant disposés en appui, par leur périphérie inclinée de façon correspondante, sur ces parois de- I'évidement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la paroi de l'évidement est garnie d'une épaisseur de matériau de jointoiement réalisée par un feutre réfractaire collé par du ciment adhésif pour permettre la dilatation de l'épaisseur de matériau réfractaire et assurer l'étanchéité. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les tubes traversant l'épaisseur de matériau réfractaire constituée par les deux panneaux et la nappe sont réalisés en alumine tabu laire ou sillimanite ou en zircon. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la grille est pourvue de perforations coniques, la grande base de ces perforations étant située à hauteur de l'ouverture de 1' évidement. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation de l'invention; - La figure 2 est une coupe suivant A-A de la figure 1, le tube d'arrivée d'air primaire ayant été ôté. La présente invention a,-en conséquence, pour but la réalisation d'un brûleur radiant présentant de bonnes qualités thermiques et mécaniques. Particulièrement, le brûleur de l'invention permet de réaliser un mélange gaz carburant-comburant qui soit stoechiométrique afin d'assurer la combustion totale des gaz et le rendement calorifique optimum. Egalement, sur le plan mécanique, la construction du brûleur de l'invention permet d'éviter les détériorations qui pourraient résulter des différences de températures importantes, s'établissant en des points différents du brûleur. En outre, les conditions dans lesquelles est réalisé le mélange carburant-comburant à l'intérieur du brûleur sont telles qu'il est possible d'obtenir un mélange homogène à un débit tel que la vitesse des gaz soit supérieure à la vitesse d'inflammation du mélange gazeux, le brûleur de l'invention étant, en outre, de grande fiabilité étant donné que l'on évite la fusion du matériau réfractaire dans la zone de combustion afin d'empêcher l'obturation des pores de la surface diffusante. Ce brûleur se compose (voir figure 1) dtune embase 1 en matériau réfractaire qui est pourvue d'un évidement 2 dans le fond duquel est prévue une perforation 3 par laquelle s'effectue l'introduction d'un mélange gaz-air primaire. L'ouverture de cet évidement 2 est obturée par une grille de combustion 4, réalisée à l'aide d'un mélange d'alumine tabulaire ou sillimanite ou en zircon et de liant, cette grille 4 étant pourvue de perforations coniques 41 de manière à supprimer les effets de la dilatation et de la viscosité des gaz lors du passage des gaz sur le matériau réfractaire de cette grille porté à haute température. La conicité de ces perforations 41 est telle que la grande base est située du côté de l'ouverture de l'évidement 2 de l'embase 1. Le fond de l'évidement 2, dans lequel débouche la perforation 3 d'arrivée du mélange gaz-air prinaire, détermine une chambre de précombustion 5 alors que la face inférieure de la grille 4 détermine la paroi supérieure d'une chambre de combustion 6. Ces chambres de précombustion 5 et de combustion 6 sont sépares par une épaisseur de matériau réfractaire perméable 7, å l'intérieur de laquelle débouchent des tubes d'arrivée d'air 8. L'air pénétrant dans ces tubes dans l'épaisseur 7 du matériau réfractaire perméable est destiné à être diffusé dans la chambre de combustion 6 afin d'obtenir le mélange stoechiométrique désiré. Conformément a' l'invention, cette épaisseur de matériau réfractaire 7 est constituée de deux panneaux de matériau, l'un réfractaire et perméable 71 l'autre réfractaire et dense entre lesquels est disposée une nappe de grains de matériau réfractaire non agglomérée 73, l'extrémité supérieure 81 du tube 8 débouchant à l'intérieur de cette nappe 73. Le panneau 7 est un panneau réfractaire perméable a l'air alors que, au contraire, le panneau 72 est un panneau réfractaire dense et donc non perméable à l'air. La face inférieure de ce panneau 72 pourra, si désiré, etre consolidée par une couche de ciment très réfractaire-et adhésif afin d'augmenter sa solidité et son imperméabilité. Cette disposition permet alors d'obtenir la distribution de l'air secondaire pénétrant par l'orifice 81 à l'intérieur de la totalité de la nappe 73 de façon que s'établisse une pression d'air homogène sur la totalité de la face inférieure du panneau 71 > cet air secondaire pouvant alors être distribué de façon homogène sur toute la surface de la chambre de combustion après avoir traversé les pores de la nappe 73. Cette épaisseur du matériau réfractaire 7 comprenant les deux panneaux 71 72 et la nappe 73 est traversée, de part en part, par des tubes 8 en alumine coulée et qui permettent de faire passer le mélange air-gaz primaire provenant de la chambre de précombustion 5 dans la chambré de combustion 6 ou l'air secondaire ayant traversé le panneau 71 est ajouté au mélange afin d'obtenir le mélange stoechiométrique désiré La construction du brûleur de l'invention est réalisée de manière telle que l'air mélangé au gaz de la chambre de précombustion 5 ne représente que les 2/3 de l'air nécessaire pour obtenir le mélange stoechiométrique, le 1/3 manquant étant alors obtenu par l'air secondaire introduit par les tubes 8 et diffusé par le panneau 71 à l'intérieur de la chambre de combustion 6. Le débit du mélange air-gaz étant déterminé pour être supérieur à la vitesse d'inflammation du mélange gazeux, on s'assure que la combustion ait lieu à l'intérieur des perforations coniques 41 de la grille 4 et, à cet effet, il a eté trouvé judicieux de donner à cette grille une épaisseur qui est de trois à sept fois plus grande que l'épaisseur de la chambre de combustion 6. Comme on le remarque sur les figures 1 et 2 ci-jointes, les parois de ltévidement 2 de l'embase 1 sont réalisées inclinées à hauteur de llépaisseur du matériau réfractaire 7 et les deux panneaux 71 et 72 composant cette épaisseur 7 présentent une périphérie d'inclinaison correspondante de maniera qu'ils soient maintenus en appui à une certaine distance l'un de l'autre contre les parois inclinées de l'évidement 2. En outre, les parois latérales de cet évidement 2 sont garnies entièrement d'un matériau souple 9, réalisé à l'aide d'un feutre réfractaire collé par un ciment adhésif. Ce matériau est destiné à assurer le jointoiement entre l'embase, d'une part, et la grille 4 et l'épaisseur 7, d'autre part, afin d'éviter toute fuite du mélange primaire ou secondaire. Conformément à l'invention également, le mélange gaz-air primaire aboutissant à la chambre de précombustion 5 est réalisé à l'intérieur de la perforation 3. A cet effet, cette perforation 3 reçoit un tube d'arrivée d'air primaire 1C à l'intérieur duquel est disposé coaxialement le tube 11 d'arrivée de gaz. Ce tube 10 est maintenu dans la perforation 3 à l'aide d'un écrou 13 pourvu d'un manchon tubulaire 14-s'appliquant contre une bague 15. A l'extérieur du tube 10, et entre la bague 15 et une collerette supérieure 16, est disposé un matériau de jointoiement constitué par une tresse graphitée 17. On comprend alors qu'en vissant la vis 13 sur le filetage 1G1 du tube 10, on comprime le matériau de jointoiement 17 entre la bague 15 et la collerette 17 pour l'appliquer à pression contre la paroi interne du tube 12, ce qui assure l'étanchéité de l'ensemble et le montage mécanique robuste du tube 10 sur embase 1. On constate alors que, par cette disposition, les jets dlair et de gaz traversant le tube 10 sont mélangés intimement avant de pénétrer dans la chambre de préconbustion S, cé mélange étant encore amélioré en 11 obligeant à traverser une grille 18 prévue a' l'extrémité supérieure du tube 10 à son débouché dans la chambre de précombustion 5. Les tubes métalliques 8 sont filetés à leurs extrémités et reçoivent des rondelles et des écrous. Les rondelles sont d'un diametre suffisant pour permettre une large assise sur la partie en réfractaire compacte 72. Les écrous de serrage servent également à fixer à l'extérieur du brûleur des anneaux ou crochets pour permettre de soulever, d'accrocher ou de renverser le brûleur afin de le mettre a' son emplacement définitif. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Perfectionnements au brûleur radiant comprenant une embase en matière réfractaire, évidée, pourvue, dans le fond de l'évidement, d'une chambre-de précombustion alimentée par un mélange gaz-air primaire et, sur le bord de l'ouverture de l'évidement, d'une grille en matière réfractaire, cette grille étant disposée au-dessus d'une chambre de combustion, les deux chambres de précombustion et de combustion étant séparées par une épaisseur de matériau réfractaire traversée par des canaux reliant les deux chambres, cette épaisseur de matériau réfractaire recevant, intérieurement, une arrivée d'air secondaire, brûleur caractérisé en ce que l'épaisseur de matériau réfractaire est constituée de deux panneaux en matériau réfractaire entre lesquels est disposée une nappe de grains de matériau réfractaire non agglomérée, l'arrivée d'air secondaire débouchant à l'intérieur de cette nappe. 20) Perfectionnements conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que le panneau réfractaire et délimitant l'une des parois de la chambre de combustion est réalisé en matériau réfractaire poreux et le panneau réfractaire délimitant l'une des parois de la chambre de précombustion est réalisé en matériau réfractaire dense. 30) Perfectionnements conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que l'évidement présente des parois inclinées à hauteur de l'épaisseur du matériau réfractaire séparant les chambres de précombustion et de combustion, les deux panneaux de matériau constituant cette épaisseur étant disposés en appui, par leur périphérie inclinée de façon correspondante, sur ces parois de l'évidement. 40) Perfectionnements conformes à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que la paroi de l'évidement est garnie d'une épaisseur de matériau de jointoiement réalisée par un feutre réfractaire collé par du ciment adhésif pour permettre la dilatation de l'épaisseur de matériau réfractaire et assurer l'étanchéité. 50) Perfectionnements conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que les tubes traversant l'épaisseur de matériau réfractaire constituée par deux panneaux et d'une nappe sont réalisés en alumine tabulaire ou sillimanite ou en zircon. 60) Perfectionnements conformes à la revendi cation 1, caractérisés en ce que la grille est pourvue de perforations coniques, la grande base de ces perforations étant située à hauteur de l'ouverture de l'évidement. 70) Perfectionnements conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que la chambre de précombustion} disposée a' la base de l'évidement, est alimentée en mélange gazair primaire par 11 intermédiaire d'une perforation~traversant l'épaisseur de l'embase, cette perforation étant pourvue d'un tube d'arrivée d'air comportant intérieurement un tube coaxial d'arrivée de gaz. 80) Perfectionnements conformes a la revendication 7, caractérisés en ce qu'un matériau d'étanchéité est disposé entre la paroi de la perforation et le tube d'arrivée d'air. 90) Perfectionnements conformes a' la revendication 8, caractérisés en ce qu'une grille métallique est disposée à l'extrémité du tube d'arrivée d'air. 100) Perfectionnements conformes à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que l'épaisseur de la grille est de trois a sept fois plus importante que celle de la chambre de combustion