Brevet FR2472719A1 — publié le 19810703

Brûleur à gazéification pour carburant liquide. La présente invention concerne des brûleurs pour combustible liquide et elle a trait, plus particulièrement, à un brûleur à gazéification pour carburant liquide dans lequel le carburant liquide esttout d'abord brûlé en parti- cules atomisées pendant les phases initiales de la combustion, puis le carburant liquide atomisé est vaporisé de sorte que le carburant peut être brûlé sous une forme gazéifiée. Dans ce type de brûleur à gazéification pour carburant liquide, le carburant liquide est brûlé sous forme de particules atomisées et le carburant liquide atomisé est vaporisé en carburant gazéifié par la chaleur de combustion du carburant liquide atomisé tandis que l'air est mélangé avec le carburant gazéifié pour produire un mélange carburant- air qui est brûlé au cours d'une combustion qui se maintient. Pour que la combustion du carburant gazéifié puisse être stabilisée et qu'une combustion anormale et incomplète puisse être évitée, il est essentiel que l'atomisation du carburant liquide et la gazéification du carburant liquide atomisé aient lieu d'une façon satisfaisante et que le carburant gazéifié soit mélangé de façon convenable avec l'air pour donner un mélange carburant-air homogène. Si l'atomisation du carburant liquide et la gazéification du carburant liquide atomisé n'ont pas lieu de façon satisfaisante, du carburant liquide atomisé est incorporé dans le mélange carburant-air après que la combustion du carburant liquide atomisé a fait place à la combustion du carburant gazéifié, ce qui rend la combustion instable. De ce fait, une combustion anormale ou une combustion incomplète peuvent avoir lieu. La présente invention a été mise au point dans le but de remédier aux inconvénients précités de la technique antérieure. C'est pourquoi la présente invention a pour objet la réalisation d'un brûleur à gazéification pour brûler un carburant liquide sous une forme gazéifiée, ce brûleur permettant d'obtenir une gazéification complète du carburant liquide et de favoriser la production d'un mélange homogène de carburant gazéifié et d'air pour qu'une combustion stable puisse se maintenir sur une période de temps prolongé en évitant ainsi l'apparition d'une combustion anormale et d'une combustion incomplète. La caractéristique principale de la présente invention réside dans le fait que l'élément rotatif de gazéi- fication servant à transformer le carburant liquide en parti- cules atomisées, à gazéifier le combustible liquide atomisé et à former un mélange de combustible gazéifié d'air,,est associé à un élément intérieur de Gazéification comportant une lumière d'entrée d'air dans la partie centrale de son extrémité supérieure et ouvert à son extrémité inférieure de manière à délimiter un passage de mélange carburant-air entre la surface circonférentielle extérieure de l'élément intérieur de gazéi- fication et la surface circonférentielle intérieure de l'élé- ment rotatif de gazéification. L'élément intérieur de gazéifi- cation comporte à son extrémité supérieure une surface d'éta- lement de carburant et une partie de dispersion ou diffusion de carburant. Grâce à ces caractéristiques, la surface d'éta- lement de carburant liquide peut avoir une superficie plus grande à l'intérieur de l'élément rotatif de gazéification de manière qu'une atomisation complète du carburant liquide soit obtenue, la surface de gazéification de carburant peut aussi avoir une plus grande superficie et le passage de mélange carburant-air.peut avoir une longueur accrue, ce qui favorise une vaporisation totale du carburant liquide et la formation d'un mélange homogène de carburant gazéifié et d'air. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après donnée en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe verticale du brûleur à gazéification pour carburant-liquide selon un premier mode de réalisation de la présente invention, certaines parties ayant été arrachées; et la fiaure 2 est une vue en coupe verticale du brûleur à gazéification pour carburant liquide selon un autre mode de réalisation de la présente invention, certaines parties ayant été arrachées. En se référant a la figure 1, on voit que le-brûleur à gazéification pour carburant liquide comprend un cylindre de combustion 1 dont le sommet est ouvert et la base est fermée, et un élément cylindrique extérieur 2 placé à l'extérieur du cylindre de combustion 1 de manière qu'un espace libre 3 pour l'écoulement de l'air soit délimité entre cet élément et ce cylindre. Un passage 4 de soufflage d'air est formé dans la partie centrale du cylindre de combustion 1 entouré par l'élé- ment cylindrique extérieur 2 et communique avec une chambre 5 de soufflage d'air disposée en-dessous de la base de l'élé- ment cylindrique extérieur 2. Une chambre 6 d'éjection d'air communiquant avec l'espace livre 3 pour l'écoulement de l'air est délimitée entre le cylindre de combustion 1 et l'élément cylindrique extérieur 2 et entoure le passage 4 de soufflage d'air. La chambre 6 d'éjection d'air est maintenue en commu- nication avec la chambre 5 de soufflage d'air par l'inter- médiaire d'une lumière 7 d'entrée d'air. Un arbre 8 s'étend à travers la partie centrale du cylindre de combustion 1 à partir de la chambre 5 de soufflage d'air et, à l'extrémité avant de cet arbre, est fixé un élément tronconique rotatif 9 de gazéification dont le sommet est fermé et la base est ouverte, cet élément étant disposé de manière à entourer l'arbre 8. Un élément-intérieur de gazéificationsayant sensiblement la même forme que l'élé- ment tronconique rotatif 9 de gazéification mais ayant des dimensionslégèrement plus faibles, est fixé à l'élément 9 par plusieurs pièces de raccordement 11 (trois dans le mode de réalisation illustré) reliant un rebord présent à la base de l'élément 9 de gazéification à un rebord présent à la base de l'élément intérieur 10 de gazéification, de sorte que les deux éléments 9 et 10 peuvent tourner d'une seule pièce. Un passage 12 de mélange carburant-air est délimité entre la surface extérieure circonférentielle de l'élément intérieur 10 de gazéification et la surface circonférentielle intérieure de l'élément rotatif 9 de gazéification, et une lumière d'air 13 est formée sensiblement au centre de l'élément intérieur 10 de gazéification comportant à son extrémité supérieure une surface 14 d'étalement de carburant liquide qui est sensible- ment horizontale et qui entoure la lumière d'air 13 et est pourvue,à sa périphérie extérieured'une partie 15 de-disper- sion ou diffusion de carburant liquide. Une canalisation 16 d'alimentation en carburant liquide s'étend à travers la lumière d'air 13 et son extrémité avant est disposée près de la surface 14 d'étalement de combustible liquide. La référence 17 désigne une bougie d'allumage. Le passage 12 de mélange carburant-air comporte, à son extrémité, une lumière 18 de sortie de mélange carburant-air qui débouche dans une chambre de combustion délimitée dans le cylindre de combustion 1. Le rebord présent à la base de l'élément rotatif 9 de gazéification et la base du cylindre de combustion 1 délimitent entre eux une lumière 19 de sortie d'air secondaire. Le cylindre de combustion 1comporte,à la partie périphérique extérieure de sa baseun bac 20 collecteur de carburant liquide. La référence 21 désigne des pièces de raccordement pour accoupler le cylindre de combustion 1 à l'élément extérieur cylindrique 2 de manière.. que l'espace libre 3 d'écoulement d'air soit formé entre ce cylindre et cet élément. Les modes de réalisation de-l'invention réalisés comme décrit ci-dessus fonctionnent de la manière suivante. Au début du fonctionnement du brûleur, l'élément rotatif 9 de gazéification est entraîné en rotation à une vitesse élevée et un courant d'air est refoulé de la chambre 5 de soufflage d'air dans la chambre de combustion à l'inté- rieur du cylindre de combustion 1 tandis que du carburant liquide arrive par-la canalisation 16 d'alimentation en carburant liquide. Le carburant liquide s'écoule de l'extré- mité avant de la canalisation 16 sur la surface 14 d'étalement de carburant liquide au sommet de l'élément intérieur 10 de gazéification. Le carburant liquide arrivant ainsi sur la surface 14 d'étalement de carburant liquide se répand sur la. surface 14 et atteint la partie 15 de diffusion de carburant liquide à la partie périphérique extérieure de la surface 14 à partir de laquelle le carburant liquide se disperse sous forme de particules atomisées dans le passage 12 de mélange carburant-air sous l'effet des forces centrifuges dues au fait que l'élément rotatif 9 de gazéification tourne à vitesse élevée. Le carburant liquide atomisé ainsi dispersé dans le passage 12 de mélange carburant-air s'écoule à travers le passage 12 de manière à se décharger par la lumière de sortie 18 de mélange carburant-air et à se disperser le long de la base du cylindre de combustion 1 jusque dans la chambre de combustion. Si on actionne la bougie d'allumage 17 à ce moment, il est possible de faire démarrer la combustion du carburant liquide atomisé mélangéavec l'air- introduit à travers le passage 12 dans la chambre de combustion à partir de la chambre 5 de soufflage d'air. Après que la combustion du carburant liquide atomosé a commencé dans la chambre de combustion du cylindre de combustion 1, les flammes dues à la combustion chauffent l'élément rotatif 9 de gazéificationde sorte que la température de cet élément 9 atteint rapidement le point de vaporisation du carburant. Il en résulte que le carburant liquide atomisé se dispersant depuis la partie 15 de dispersion de carburant liquide de l'élément intérieur 10 de gazéification dans le passage 12 de mélange carburant-air se vaporise sous une forme gazéifiée lors de son contact avec la surface circonférentielle intérieure de l'élément rotatif 9 de gazéification. Le carburant gazéifié se mélange unifor- mément avec l'air arrivant de la chambre 5 de soufflage d'air et pénétrant dans le passage 12 de mélange carburant-air par l'intermédiaire du passage 4 de soufflage d'air et de la lumière d'air 13 au sommet de l'élément intérieur 10 de gazé- ification de manière à produire un mélange de carburant gazéifié d'air qui se décharge dans la chambre de combustion du cylindre de combustion 1 par l'intermédiaire de la lumière 18 de sortie de mélange carburant-air en déclenchant la combustion du carburant gazéifié. Quand la combustion du carburant liquide atomisé est remplacée par la combustion du carburant gazéifié, l'élément rotatif 9 de gazéification est chauffé par les flammes de la combustion du carburant gazéifié et se maintient en parmanence à des températures élevées pendant l'opération du brûleur, ce qui permet à la combustion du carburant gazéifié de se maintenir. L'air secondaire pénètre par l'intermédiaire de la lumière 19 de sortie d'air secondaire dans la chambre de combustion du cylindre de combustion 1 de manière qu'une combustion efficace et favorable puisse être obtenue. En même temps, une partie de l'air refoulé de la chambre 5 de soufflage d'air dans le cylindre de combustion 1 s'écoule par l'intermédiaire de la chambre 6 d'expulsion d'air dans l'espace libre 3 d'écoulement d'air entre le cylindre de combustion 1 et l'élément cylin- drique extérieur 2 de manière à éviter un surchauffage et une fusion du cylindre de combustion 1 et de l'élément cylindrique extérieur 2. Dans le cas o du carburant liquide excédentaire non brûlé est présent dans le cylindre de combustion 1 pendant la combustion du carburant liquide atomisé, le car- burant liquide en excédant est recueilli dans le bac 20 formé sur le fond du cylindre de combustion 1 et se vaporise à mesure que la température du cylindre de combustion 1 s'élève, ce qui permet d'éviter une combustion anormale pendant la com- bustion du carburant liquide atomisé. Le passage 12 de mélange carburant-air délimité entre l'élément rotatif 9 de gazéification et l'élément intérieur 10 de gazéification s'étend sensiblement le long de la totalité de la surface circonférentielle intérieure de l'élément rotatif 9 de gazéification. De ce- fait, la zone dans laquelle le carburant liquide atomisé se vaporise sous une forme gazéifiée peut être accrue et la longueur du passage 12 de mélange carburant-air depuis sont extrémité de départ jusqu'à la lumière 18 de sortie de mélange carburant-air peut être augmentée. Du fait que le passage 12 de mélange carburant- air est entraîné en rotation au fur et à mesure que l'élément rotatif 9 de gazéification tourne, le carburant liquide atomisé se dispersant dans le mélange carburant-air 12 depuis la partie de dispersion 15 est amené à s'écouler sous une forme tourbillonnaire, de sorte qu'une vaporisation complète du carburant liquide atomisé et un mélange uniforme du carburant gazéifié avec l'air dans le passage 12 peut être obtenu en un court laps de temps de manière qu'un mélange homogène de carburant gazéifié d'air soit engendré. La surface 14 d'étalement de carburant liquide destinée à l'atomisation du carburant liquide sur l'extrémité supérieure de l'élément intérieur 10 de gazéification a une superficie importante et comporte à sa partie périphérique extérieure la partie 15 de dispersion de carburant liquide de sorte qu'une atomisation complète du carburant liquide peut être obtenue quel que soit le volume du carburant liquide qui y arrive. De ce fait, la combustion du carburant liquide atomisé peut être stabilisée et la vaporisation du carburant liquide atomisé dans le passage 12 peut être favorisée par l'atomisation complète du carburant liquide, de sorte que la production d'un mélange homogène de carburant gazéifié et &d'air peut être favorisée. La figure 2 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la surface horizontale-au sommet de l'élément rotatif 9' de gazéification a une superficie plus grande que celle de l'élément rotatif 9 de gazéification représenté sur la figure 1,et la surface 14' d'étalement de combustible liquide se trouvant au sommet de l'élément inté- rieur 10' de gazéification comprend une partie de surface d'étalement 14'a sensiblement horizontale, une partie de surface inclinée 14'b s'inclinant vers le bas en direction du centre de l'élément 10' et une partie de surface horizontale 14'c réceptrice de carburant liquide contigUe à l'extrémité inférieure de la partie de surface inclinée 14'b. Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 est similaire,en ce qui concerne les autres parties,au mode de réalisation repré- senté sur la figure 1. Grâce à la caractéristique précitée, le brûleur peut être placé dans une position horizontale pendant le fonctionnement. En outre, dans le mode de réalisa- tion représenté sur la figure 2, la surface 14' d'étalement de carburant liquide est épaulée et cette caractéristique a pour effet de favoriser l'étalement et l'atomisation du carburant liquide de sorte que la cctbustion du carburant liquide atomisé peut être mieux stabilisée et la production d'un mélange honogène du carbu- rant gazéifié de l'air peut être favorisée davantage. On voit d'après la description quiprécède que, selon la présente invention, on obtientclans un brûleur à gazéi- fication pour combustibles liquides comprenant le cylindre de combustion 1 ouvert à son sommet et pourvu au centre de sa base de la chambre 5 de soufflage d'air et l'élément rotatif 9 de gazéification de forme tronconique fermé à son sommet et ouvert à sa base, l'élément intérieur 10 de gazéification sensiblement de même forme que l'élément rotatif 9 de gazéi- fication et de dimension 1égèrement plus faiblesqui comporte au centre de son sommet la lumière d'air 13 et qui est ouvert à sa base. L'élément intérieur 10 de gazéification est raccordé à l'élément rotatif 9 de gazéification en étant enfermé par ce dernier, grâce à quoiles deux éléments peuvent tourner d'une seule pièce, et le passage 12 de carburantair est délimité entre la surface circonférentielle intérieure de l'élément rotatif 9 de gazéification et la surface circon- férentielle extérieure de l'élément intérieur 10 de gazéi- fication. L'élément intérieur 10 de gazéification comporte à son sommet la surface 14 d'étalement de carburant liquide et la partie 15 de dispersion de carburant liquide. Le brûleur selon la présente invention offre,de ce fait,les avantages suivants. La surface d'étalement de carburant liquide à l'intérieur de la chambre rotative 9 de gazéifica- tion a une superficie accruece qui permet d'obtenir une atomisation complète et régulière du carburant liquide. La surface sur laquelle le carburant liquide atomisé est vaporisé sous une forme gazéifiée peut être augmentée et le passage 12 de mélange carburant-air peut avoir une longueur plus grande, ce qui permet d'obtenir une vaporisation complète du carburant liquide atomisé ainsi qu'un mélange uniforme du carburant gazéifié avec l'air dans le passage 12 tandis que le carburant gazéifié et l'air s'écoulent sous une forme tourbillonnaire dans le passage 12. Le brûleur est donc capable de fournir un mélange homogène de carburant gazéifié et d'air et de maintenir une combustion stable du carburant gazéifié, ce qui évite une combustion anormale et une combustion incomplète. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limi- tatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Brûleur à gazéification pour combustible liquide, caractérisé par le fait qu'il comprend: un cylindre de combustion (1) ouvert à une de ses extrémités et comportant une chambre de soufflage d'air (5) dans la partie centrale de son autre extrémité un élément (9) rotatif de gazéification de forme tronconique fermé à l'une de ses extrémités et ouvert à son autre extrémité, ledit élément rotatif de gazéification étant monté de façon tournante dans ledit cylindre de combustion; lo un élément (10) de gazéification intérieur comportant une lumière d'air (13) dans la partie centrale de sa première extrémité et ouvert à sa seconde extrémité, ledit élément intérieur de gazéification étant raccordé audit élément rotatif de gazéification en étant enfermé par ce dernier de sorte que les deux éléments peuvent tourner d'une seule pièce; un passage (12) de mélange carburant-air délimité entre la surface circonférentielle intérieure dudit élément rotatif de gazéifi- cation et la surface circonférentielle extérieure dudit élément intérieur de gazéification; une surface (14) d'étalement de carburant liquide formée sur ladite première extrémité dudit élément de gazéification; et une partie (15) de dispersion de carburant liquide formée dans la partie périphérique extérieure de ladite surface d'étalement de carburant liquide. 2. Brûleur à gazéification pour combustible liquide suivantila revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins une partie de ladite surface (14a) d'étalement de carburant liquide est disposée de façon sensiblement perpendiculaire à l'axe dudit élément intérieur (10') de gazéification. 3. Brûleur à gazéification pour carburant liquide suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une partie de ladite surface d'étalement (14'b) de carburant liquide est inclinée de sorte que les lumières inclinées s'inclinent intérieurement vers l'axe dudit élément cylindrique intérieur.