Brevet FR2386776A1 — publié le 19781103

L'invention concerne des brûleurs combinés à mazout et à gaz et plus particulièrement la structure permettant de supprimer le bruit du à l'entrée de l'air comburant ainsi que le bruit de combustion. Le bruit causé par le fonctionnement des brûleurs à gaz et à mazout est gênant pour les personnes qui se trouvent au voisinage et une exposition prolongée peut entraîner la perte de l'ourle chez les opérateurs. On a fait diverses propositions pour réduire le niveau de bruit mais aucune n'est apparue entièrement satisfaisante. Dans le brevet des E.U.A. nO 3.907.489, on décrit un bras leur à gaz à mélangeur dans lequel on utilise la pression du gaz combustible pour entraîner l'air primaire, l'air primaire étant admis à travers des ouvertures tournees vers le four et se dirigeant vers l'arrière et vers l'avant suivant un parcours en labyrinthe de manière à être aspiré vers une cloche par du gaz combustible à haute pression pour être amené au four. L'air primaire, lorsqu'il se dirige vers l'arrière et vers l'avant pour arriver à la cloche, est entouré par un garnissage de matière insonorisante. L'admission de l'air primaire est commandée par un volet réglable axialement. L'air secondaire destiné à la combustion, commandé par un autre volet réglable axialement, ne fait l'objet d'aucune protection contre le bruit. I1 a été proposé antérieurement de prévoir des brûleurs combinés, comme l'illustre le brevet des E.U.A. nO 2.918.966 Ce brevet n'indique aucune mesure de suppression du bruit. L'invention a pour objet un brûleur combiné à mazout et/ou à gaz muni de commandes d'air comburant primaire et secondaire, tout l'air comburant etant dirigé à travers un passage qui présente plusieurs changements de direction, le passage étant garni de matière insonorisante en vue d'un fonctionnement silencieux, les buses à gaz et à mazout étant facilement accessibles pour l'inspection, le nettoyage et l'entretien. Le but principal de l'invention est de fournir un brûleur combiné qui soit de fonctionnement relativement silencieux. Un autre but est de fournir un brûleur du genre ci-dessus dont les composants et les commandes d'air soient facilement accessibles pour l'inspection, le nettoyage et l'entretien. Un autre but est de fournir un brûleur combine à mazout et à gaz qui soit peu encombrant et ne pose pas de problèmes de fonctionnement. D'autres buts et particularités avantageuses de l'inven- tion apparaîtront dans la description. On comprendra plus facilement la nature et les caractéristiques de l'invention grâce a la description suivante, considérée parallèlement aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale d'un brûleur selon l'invention la figure 2 une coupe longitudinale approximativement suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 une élévation extérieure vue suivant la ligne 3-3 de la figure 2 la figure 4 une élévation agrandie d'un nez de brûleur qui peut servir avec l'invention ; la figure 5 une coupe centrale verticale du brûleur a gaz de la figure 4 la figure 6 une coupe prise approximativement suivant la ligne 6-6 de la figure 5 ; et la figure 7 une élévation fragmentaire montrant l'actionnement du registre d'air secondaire. Il est entendu que la description et les dessins servent seulement à illustrer l'invention et que l'on peut apporter diverses modifications à la structure indiquée sans sortir du cadre de l'invention. Les mêmes références désignent des parties semblables sur toutes les figures. On considérera maintenant plus particulièrement les dessins ; ils montrent une plaque de paroi de four qui peut être munie d'un garnissage réfractaire céramique 11. La plaque de mur 10 peut être verticale, horizontale ou inclinée, bien qu'elle soit représentée comme formant une paroi horizontale ou sole d'un four. La plaque de paroi 10 présente une ouverture 12 où est situé le brûleur. Un bloc de moufle 14 est monté sur la plaque de paroi 10 de toute façon désirée, le bloc de moufle présentant une surface conique convergente 15, une surface cylindrique 16 et une surface conique divergente 17 et une surface cylindrique d'entrée 18. Le brûleur de l'invention est monté dans l'alignement axial longitudinal du bloc de moufle 14. Une enveloppe 20 présente une section de préférence carrée et peut être montée de façon détachable sur la plaque de paroi 10 par des boulons 21 si on le désire et présente une plaque extérieure de châssis 22 parallèle à la plaque de paroi 10. A la plaque de châssis 22 est fixé rigidement un châssis tubulaire 32 muni de supports intérieurs 33 auxquels est fixé un tube de guidage de brûleur à mazout 25. Le châssis 32 présente aussi des bras 34 dirigés radialement vers l'extérieur de manière à supporter une coquille cylindrique 35 qui supporte à son tour un bloc de brûleur réfractaire 36 en céramique, à l'intérieur d'un anneau de bloc de brûleur. L'extrémité intérieure du bloc de brûleur 36 est située à l'extrémité extérieure du bloc de moufle 14 mais est espacé de la surface 18 vers l'intérieur de manière à former un passage annulaire à air secondaire, comme on l'expliquera plus loin. Le tube de guidage de brûleur à mazout 25 porte une plaque de fermeture mobile d'inspection 23 normalement maintenue en position fermée par une vis de serrage 26 dans un moyeu 24 de la plaque 23. On peut accéder à l'intérieur en desserrant la vis de serrage 26 et en déplaçant la plaque 23. Le tube de guidage de brûleurs mazout 25 est fileté à son extrémité extérieure pour recevoir une partie complémentaire d'un élément de détachement fixe 30. L'élément 30 présente un raccordement d'amenée de mazout 27 et un raccordement d'amenée 28 destiné à l'air, à la vapeur d'eau ou au gaz qui sert à atomiser le mazout. Le tronçon mobile de l'élément de détachement 31 maintient les composants d'atomisation, comprenant un nez de brûleur 29 qui sert à amener vers l'extérieur le mazout atomisé, pour la combustion. Le bloc de brûleur 36 présente une surface intérieure cylindrique 38 et une surface conique divergente 39. La pulvérisation venant du nez de brûleur 29 est dirigée de manière à longer avec espacement la face 39 du bloc de brûleur 36 et à longer avec espacement la face 17 du bloc de moufle 14. La plaque de châssis 22 porte un guide 42 destiné à une poignée de commande d'air primaire 43 de laquelle part une tige 44, permettant de positionner un manchon de commande d'air primaire 45 qui peut peut coulisser sur l'extrémité extérieure du châssis tubulaire 32 pour toute position désirée de réglage relativement au bloc de brûleur 36. Sur la plaque extérieure de châssis 22 sont montés des distributeurs de gaz auxquels du gaz combustible est amené par des tuyaux d'amenée 49. Des distributeurs de gaz 48 partent, vers l'intérieur et parallèlement au tube de brûleur à mazout 25, plusieurs tuyaux d'alimentation de nez de brûleur à gaz 50 portant chacun un nez de brûleur à gaz 51. Les nez 51 sont situés chacun autour de la partie intérieure de l'anneau de bloc de brûleur 37 et radialement à l'in térieur de la surface d'entrée 18. On peut utiliser tous nez de brûleur 51 appropriés, mais il est préférable d'utiliser des nez 51 comme ceux que montrent les figures 4, 5 et 6. Les nez de brûleur 51 présentent chacun un corps de nez 52 vissé à un tuyau d'alimentation de nez de brûleur 50 et muni d'une fente inclinée 53 partant de l'extrémité et à laquelle du gaz combustible est amené par des ouvertures 54 et 55 de manière à donner une flamme étalée ou divergente, inclinée relativement à l'axe central longitudinal du brûleur pour former une configuration conique de flamme de gaz. Des ouvertures de retenue de flamme 56 servant à l'amenée du gaz peuvent aussi être prévues dans le corps 52. A l'intérieur de l'enveloppe 20 est prévu un garnissage acoustique 60, de préférence sous forme de panneaux, revêtant les quatre cotés de l'enveloppe 20, le bloc de brûleur 36 et le châssis tubulaire 32 entant espacés vers l'intérieur relativement à la face intérieure du garnissage 60 pour former un passage à air 61 qui entoure celui-ci. Le garnissage acoustique peut être de tout type désiré et approprié qui est incombustible, possède une intégrité structurale et est capable d'absorber le bruit de combustion à basse fréquence ainsi que le bruit à plus haute fréquence dû à l'écoulement du gaz et de la vapeur d'eau. Dans un mode d'exécution particulier, le garnissage peut avoir une épaisseur de l'ordre de 15 cm. Une ma tière appropriée est composée de fibres minérales pour hautes températures liées entre elles par des fibres organiques de grande résistance à la chaleur, sous forme de panneau. Sur des côtés opposes, l'enveloppe 20 présente des prolongements en forme de boîte 70 munis de parois transversales intérieures alignées 71, de parois latérales paralleles 72 et de parois tra mversales extérieures alignées 73, et de rebords 74, les parois 73, 72 et 71 étant couvertes d'un garnissage 60 comme précédemment. L'espacement des extrémités extérieures des prolongements en boite 70 forme une ouverture drentrée d'air 75 limitée à son extrémité intérieure par la plaque extérieure de châssis 22, des passages extérieurs transversaux 76, des passages parallèles 76, des passages parallèles 77 et des passages intérieurs transversaux 78 communiquant avec le passage dirigé vers l'intérieur 61. A l'intérieur des passages 78 sont prevus des registres d'air 80 sous la forme d'ailettes portées par des arbres 81 montés dans l'enveloppe 20 et pouvant tourner en sens opposé. A cet effet, un volant 83 calé sur l'un des arbres 81 est articulé à une bielle 84 à son tour articulée à un bras 85 calé sur l'autre arbre 81. Ainsi, lorsqu'on tourne le volant 83, cela a pour effet d'ouvrir les registres 80 dans la mesure désirée pour amener de l'air au passage 61 où il est disponible pour constituer l'air primaire, commandé par la position donnée au manchon de commande 45, et l'air secondaire amené autour et au-del du bloc de brûleur 36. En service, le four est sous une pression négative, déterminée par le ventilateur extracteur (non représenté) ou une cheminée (non représentée}. Le combustible liquide est amené par le tuyau d'amenée de mazout 27 pour être atomisé par de la vapeur d'eau amenée par le tuyau d'amenée de vapeur 28. Le mazout est atomisé sous la forme d'un cône creux évasé et tourbillonnant dirigé vers la partie intérieure de la face 38 du bloc de brûleur 36 où il est rencontré par de l'air primaire aspiré par l'ouverture d'entrée d'air 75 et passant par les passages 76, 77, 78 et 61. L'air primaire est commandé par la position donnee au manchon de commande 45. L'air secondaire amené par le passage 61passe autour de l'extérieur delta tête de brûleur 36 et arrive au bloc de moufle 14 où il se mélange aux combustibles brûlants qui avancent du bloc de brûleur 36. Du gaz combustible amené par les tuyaux à gaz 49, les distributeurs 48, les tuyaux 50 et les nez de brûleur 51, en flammes évasées dirigées suivant une configuration conique creuse, est alimenté en air avançant par le passage 61 et autour de l'exte- rieur de la tête de brûleur pour arriver au bloc de moufle 14 et le long des faces intérieure et extérieure de la flamme conique creuse de gaz, pour faciliter la combustion complète des combustibles gazeux. Le gaz et le mazout peuvent être proportionnés comme on le désire et selon leur disponibilité. Le bruit à basse fréquence causé à l'intérieur du four par la combustion, en tentant de sortir par le bloc de moufle 14, n'a aucun parcours direct de transmission à l'extérieur mais atteint la surface découverte du garnissage 60 de l'enveloppe 20 qui a un effet d'absorption. Tout bruit atteignant le bloc de brûleur 36 est réfléchi vers le garnissage. Le parcours du bruit vers l'exte- rieur, étant donné la disposition des passages 78, 77 et 76 avec leur garnissage, est tel qu'il se produit une multiple réflexion par le choc des ondes sonores sur les parois 60, 71, 72 et 73 et les surfaces accessibles du bloc de brûleur 36, du châssis tubulaire 32, de la plaque extérieure de châssis et de la plaque de fermeture 23, avec atténuation dans les garnissages. Le bruit à haute fréquence dû à l'écoulement du gaz à travers les nez de brûleur 51, à l'écoulement de vapeur d'eau jusqu'au nez 29 du brûleur à mazout et à travers celui-ci, et à l'air entrant par l'ouverture 75, est atténué et absorbé de la même façon que le bruit à basse fréquence. Si le brûleur doit être monté horizontalement et non verticalement comme on l'a représenté, un orifice d'évacuation de mazout 87 peut être prévu à travers le garnissage 60 et fermé par un bouchon de vidange 88. REVENDICATIONS 1. Appareil de combustion pour fours à tirage négatif munis d'une ouverture dans une paroi du four et d'un brûleur à mazout sous pression et de brûleurs à gaz communiquant par cette ouverture avec l'intérieur du four, appareil caractérisé par le fait qu'il comporte une enveloppe dirigée vers l'extérieur du four, des tinée aux bruleurs et à leur amenée d'air et munie de parties de paroi formant un passage d'air qui communique avec llouverture et munies d'un garnissage insonorisant, que les brûleurs sont disposés à l'intérieur de l'enveloppe et espacés des parties de paroi men tionnées, que l'enveloppe présente aussi des parties de paroi déca lées relativement aux précédentes, formant un parcours d'air tortueux qui communique avec le passage d'air et avec une ouverture d'entrée d'air communiquant avec l'atmosphère à son extrémité extérieure pour l'amenée d'air aux brûleurs, que les parties de paroi décalées portent des garnissages insonorisants, que le parcours tortueux et les doublages insonorisants des parties de paroi et des parties de paroi décalées atténuent le bruit d'écoulement de fluide à haute fréquence émis vers l'extérieur et le bruit de combustion à basse fréquence venant de l'ouverture du four, par réflexion multiple sur les parties de paroi et sur les parties de paroi décalées et absorption par les garnissages insonorisants. 2. Appareil selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de l'enveloppe sont prévus des organes permettant de commander l'amenée d'air primaire de l'intérieur de l'enveloppe au brûleur à mazout. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de l'enveloppe sont prévus des organes permettant de commander l'amenée d'air secondaire de l'intérieur de l'enveloppe au brûleur à mazout. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de l'enveloppe sont prévus des organes permettant de commander l'amenée d'air de l'intérieur de l'enveloppe aux brûleurs à gaz. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de l'enveloppe est prévu un bloc de brûleur auquel du mazout est amené sous forme atomisée pour la combustion et qu'à l'intérieur de l'enveloppe sont prévus des organes permet tant de commander l'amenée d'air primaire de l'intérieur de llen- veloppe au bloc de brûleur. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de l'enveloppe sont prévus des organes permettant de commander l'amenée d'air secondaire de l'intérieur de l'enveloppe au-delà du bloc de brûleur. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le bloc de moufle est porté par la paroi du four à travers laquelle les produits de combustion venant des brûleurs à gaz sont envoyés avec l'air venant du passage à air. 8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte dans l'enveloppe de brûleur un châssis sur lequel sont montés le brûleur à mazout et les brûleurs à gaz pour l'accès à travers l'ouverture d'entrée d'air. 9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des moyens de réglage sont prévus dans le parcours tortueux. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que plusieurs parcours d'air tortueux sont prévus et communiquent avec l'ouverture d'entrée d'air, que les moyens de réglage comprennent un registre dans chacun des parcours tortueux et que des moyens d'actionnement sont prévus pour commander simultanément les registres.