Brevet FR2393233A1 — publié le 19781229

La présente invention a pour objet un brûleur de combustible liquide, notamment de liquides visqueux du type mazout lourd qui doivent être chauffés avant d'être injectés dans le brûleur. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des brûleurs de combustibles -liquides notamment de mazout lourd. Les brûleurs de mazout,dits à circuit de retour, comportent deux circuits de mazout, un circuit aller qui-amene le mazout à la tête de pulsé risation située à l'extrémité avant de la canne du brûleur et un circuit retour qui collecte le mazout non brûlé et le ramene dans les circuits généraux de préparation du mazout. Le débit de mazout brûlé varie avec l'allure de marche. Malgré l'ampleur de la variation de débit que l'on peut obtenir dans un brûleur à circuit de retour, il faut,dans presque tous les cas où le fonctionnement est automatisé,pouvoir arrêter complètement le brûleur en annulant, pendant un temps plus ou moins long, le débit de mazout injecté dans le foyer. En cas d'arrêt du brûleur, il faut éviter la formation, au nez du brûleur, de coke qui interdirait, par la suite, le démarrage et le fonctionnement du brûleur. Pour cette raison l'arrêt du débit de mazout doit être très rapide. En outre dans le cas de combustibles lourds qui nécessitent d'hêtre chauffés à température moyenne ou élevée, il est nécessaire que, pendant l'arrêt du brûleur, le mazout chaud continue à circuler dans toute l'installation y compris dans les organes groupés autour du brûleur et particulièrement dans la canne du brûleur de façon à maintenir les circuits en température et à permettre ainsi un réallumage franc, sans dégagement de fumee visible. Enfin la recherche de la sécurité en ce qui concerne l'étanchéité de l'obturateur qui interrompt le débit de combustible, impose de réduire au maximum la pression du combustible,pendant la durée d'un arrêt, dans les circuits aller et retour de combustible situés à l'arrière de l'obturateur. Dans le cas courant où les circuits aller et retour de combustible sont réalisés, dans la canne du brûleur, au moyen de deux tubes concentriques, l'objectif de la présente invention est de procurer des brûleurs comportant des moyens de sectionnement incorporés à la canne du brûleur, qui répondent aux exigences énumérées ci-dessus. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un brûleur qui comporte - un piston creux, qui coulisse axialement dans la tête du brûleur et qui porte deux clapets qui sectionnent simultanément lesdits circuits aller et retour de combustible et un troisième clapet, qui commande une communication directe entre lesdits circuits aller et retour, - et une tige, coulissant axialement à l'intérieur dudit piston creux, dont l'extrémité avant porte une aiguille d'obturation de l'orifice du nez du brûleur, laquelle tige porte deux butées qui prennent appui alternativement sur l'extrémité avant et sur l'extrémité arrière dudit piston creux et qui permettent de faire coulisser celui-ci dans les deux sens. La tige coulissante est de préférence, une tige creuse portant un poussoir axial et un ressort qui maintient ledit poussoir appuyé contre l'aiguille d'obturation. L'extrémité avant de cette tige creuse porte une rondelle perforée qui constitue la butée avant. La butée arrière est constituée par un clapet conique qui coopère avec un siège placé à l'extrémité arrière du conduit axial traversant le piston creux. L'invention a pour résultat de nouveaux brûleurs de combustibles liquides, notamment de mazout lourd du type équipés d'un circuit aller et d'un circuit retour de combustible. Les brûleurs selon l'invention comportent un double sectionnement, incorporé au brûleur, du circuit aller et du circuit retour de fluide. Ce sectionnement a lieu à proximité immédiate du nez du brûleur et en même temps que l'on sectionne les deux circuits on établit une communication directe entre eux de telle sorte que le combustible continue à circuler dans la canne du brûleur et à réchauffer la quasi totalité des circuits à l'exception de ceux qui sont situés dans la tête du brûleur qui sont réchauffés par la chaleur du foyer. Lors de la remise en route du brûleur, on obtient ainsi un bon réal- lumage sans production de fumée due à une mauvaise arrivée du combustible. Un autre avantage des brûleurs selon l'invention réside dans le fait que l'on réalise une obturation simultanée,donc asservie,de l'orifice du nez du brûleur et des deux circuits aller et retour de telle sorte que le débit de combustible s'arrête instantanément et que le combustible contenu dans les circuits situés dans la tête du brûleur, à l'aval du double sectionnement, ne risque pas de s'écouler dans le foyer et de produire du coke au nez du brûleur. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un brûleur selon l'invention. La figure 1 est une coupe axiale de l'extrémité avant dtun brûleur à mazout selon l'invention en position d'arrêt, la figure 2 est une coupe axiale du brûleur de la figure I en position de fonctionnement. Les figures I et 2 représentent l'extrémité avant de la canne d'un brûleur d'axe xxl. Le repère 1 désigne le nez du brûleur qui comporte un orifice axial 2 débouchant dans le foyer. A l'arrière de l'orifice 2 se situe une chambre 3. En régime de marche, la chambre 3 est alimentée en mazout chaud par un circuit aller constitué,dans la tête du brûleur, par un canal annulaire 4 qui communique avec la chambre 3 par des conduits radiaux 5. Une partie du mazout retourne vers les circuits de préparation du mazout, qui comportent des moyens pour maintenir le mazout en température et en pression et qui sont situés en dehors de la canne, au delà de l'extrémité arrière de celle-ci, qui est l'extrémité opposée au nez 1. Le circuit 6 de retour du mazout est constitué dans la tête du brûleur par l'espace 6 intérieur à un tube 7, d'axe xxl. Le tube 7 sépare le circuit retour du circuit aller 4. En arrière de la tête du brûleur, clest-à-dire dans la canne proprement dite, se trouvent deux tubes coaxiaux 8 et 9 qui délimitent les circuits aller 10 et retour 11 du mazout. Le circuit retour 11 est à l'intérieur du conduit central 8 tandis que le circuit aller 10 est constitué par le conduit annulaire intermédiaire entre les deux tubes 8 et 9. En position de fonctionnement, représentée sur la figure 2, les conduits 10 et 4 communiquent bout à bout de même que les conduits 6 et 11 de sorte que le mazout suit le circuit fléché passant à l'aller par 10, 4, 5 et 3 et au retour par 6 et 11. Dans un brûleur selon l'invention, I'extrémité avant du tube 8 est séparée de l'extrémité arrière du tube 7 par un espace libre 12 dans lequel est placée une bague fixe 13, d'axe xxl, qui comporte des conduits axiaux 14 qui communiquent avec l'extrémité avant du canal annulaire 10. Cette bague comporte, à l'extrémité avant, une échancrure dont la forme apparaît sur les figures. Le brûleur comporte un piston creux 15 d'axe xxl, qui coulisse axialement et de façon étanche à l'intérieur du tube 7 et qui délimite un conduit central 16. L'extrémité arrière du piston 15 comporte une collerette 17 qui pénètre dans l'échancrure de la bague 13. La collerette 17 porte, à son extrémité arrière, un siège conique 18 situé à la périphérie de l'extrémité arrière du conduit central 16. La surface externe 19 de l'extrémité arrière de la collerette 17 présente la forme d'un tronc de cône qui converge axialement vers l'arrière, de sorte qu'elle forme un clapet conique qui coopère avec un siège conique 20 porté par la bague 13. La figure 2 représente le clapet 19 appuyé sur le siège 20 de sorte que dans cette position la collerette 17 et le piston 15 séparent le circuit aller du circuit retour. L'extrémité avant de la collerette 17 porte un deuxième clapet conique, qui converge axialement vers l'avant. Le corps du brûleur comporte un siège conique 22 qui coopère avec le clapet 21 dans le position d'arrêt représentée sur la figure 1. A l'intérieur du tube 11 se trouve une tige axiale 23 qui est déplacée axialement par un vérin ou par tout autre moyen équivalent. A l'extré- mité avant de cette tige est fixée, par une goupille 24, une deuxième tige axiale creuse 25 qui traverse le piston creux 15. La tige 25 porte à sa péri phérie un clapet 26 maintenu en place par des écrous 27. Le clapet 26 coopère avec le siège 18 dans la position d'arrêt représentée sur la figure 1. A l'intérieur de la tige creuse 25 se trouve un poussoir 28 qui est poussé vers l'avant par un ressort 29. L'extrémité avant de la tige creuse 25 porte une aiguille d'obturation 30 dont l'extrémité avant 31 vient obturer l'orifice 2 dans la position d'arrêt représentée sur la figure 2. L'extrémité avant du poussoir 28 est maintenue appuyée contre l'aiguille 30. Elle est arrondie de telle sorte que l'appui du poussoir sur l'aiguille 30 est ponctuel et que l'extrémité avant de l'aiguille peut se centrer dans l'orifice 2. L'aiguille 30 coulisse axialement dans la tige creuse 25 de sorte que lorsqu'elle prend appui sur l'orifice 2; elle comprime le ressort 29 qui la maintient en appui comme on le voit sur la figure 2. La tige creuse 25 porte, à l'extrémité avant,une rondelle perforée 32 qui vient en bute--contre l'extrémité avant 33 du piston 15 lorsqu'on retire la tige 23 vers l'arrière. Le fonctionnement apparaît clairement sur les deux figures. La figure 1 montre le brûleur à l'arrêt. La tige 23 a été repoussée vers l'avant. Le clapet 26 est en appui sur le siège 18 ce qui interrompt le circuit retour de fuel situé dans le conduit 16 intérieur au piston 15. Le piston 15 a été repoussé vers l'avant et le clapet 21 est en appui sur le siège 22, ce qui interrompt le circuit aller de mazout. On réalise donc une double obturation des circuits aller et retour de telle sorte que le mazout qui se trouve dans la tête dru brûleur, c'est-à-dire dans les circuits 4, 3 et 6 n'est plus maintenu en pression. Le mouvement du piston vers l'avant sépare le clapet 19 du siège 20 et une communication entre les circuits aller 10 et retour 11 est établie au niveau de la bague 13. Le mazout continue de circuler dans la partie arrière de la canne et maintient celle-ci en température. Il ne circule plus dans la tête du brûleur mais celle-ci et le mazout qu'elle contient sont maintenus chauds par la chaleur du foyer dans lequel se trouve le nez du brûleur. Le mouvement de la tige 23 vers l'avant appuye l'extrémité 31 de l'aiguille 30 contre l'orifice 2 qui est donc obturé en même temps que les circuits aller et retour de mazout. L'arrêt de mazout est donc instantané et le mazout contenu dans les circuits 4 et 6 ne peut pas s'écouler dans le foyer. Le double barrage dressé--parles deux portées 26 surl8 et. 21 sur 22 diminue considérablement les risques due fuite éventuelle autour de l'aiguille d'obturation. Pour revenir en position de marche, on retire la tige 23 vers l'arrire. L'aiguille 30 porte,à son extrémité arrière, un épaulement et elle est entraînée vers l'arrière. La rondelle perforée 32 vient s'appuyer sur la face avant 33 du piston creux 15 et elle entraîne celui-ci vers l'arrière jusqu a ce que le clapet 19 s'appuie sur le siège 20 comme le représente la figure 2. A ce moment les clapets 21 et 26 sont ouverts et la circulation aller et retour du mazout est rétablie jusqu'au nez du brûleur. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers élé- ments constitutifs du brûleur qui vient d'être décrit à titre d'exemple pourront être remplacés par des éléments équivalents, remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Brûleur de combustible liquide comportant dans la canne du brûleur un circuit aller et/circuit retour de combustible, caractérisé en ce qu'il comporte - un piston creux, qui coulisse axialement dans la tête du brûleur et qui porte deux clapets qui sectionnent simultanément lesdits circuits aller et retour de combustible et un troisième clapet, qui commande une com munication directe entre lesdits circuits aller et retour, - et une tige, coulissant axialement à l'intérieur dudit piston creux, dont l'extrémité avant porte une aiguille d'obturation de l'orifice du nez du brûleur, laquelle tige porte deux butées qui prennent appui al ternativement sur l'extrémité avant et sur l'extrémité arrière dudit piston creux et qui permettent de faire coulisser celui-ci dans les deux sens. 2 - Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige cou lissante est une tige creuse portant un poussoir axial et un ressort qui maintient ledit poussoir appuyé contre ladite aiguille d'obturation. 3 - Brûleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité avant de ladite tige creuse porte une rondelle perforée qui constitue la butée avant. 4 - Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite butée ar rière est constituée par un clapet conique qui coopère avec un siège placé à l'extrémité arrière du conduit axial dudit piston creux. 5 - Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 -à 4, placé à l'extré- mité d'une canne de brûleur comportant deux tubes coaxiaux qui délimitent les circuits aller et retour de combustible, caractérisé en ce que la tê te du brûleur comporte deux circuits aller et retour coaxiaux dont les extrémités arrière sont séparées de l'extrémité avant de la canne par un espace intermédiaire et une bague, munie d'une échancrure, qui est située dans ledit espace intermédiaire. 6 - Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit piston cou lissant comporte une collerette qui est située dans l'échancrure de ladi te bague. 7 - Brûleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface exté rieure de ladite collerette porte deux clapets coniques qui convergent l'un vers l'avant, et qui contrôle la communication directe entre les cir cuits aller et retour,et l'autre vers l'arrière et qui contrôle le circuit aller de combustible.