Brevet FR2478267A1 — publié le 19810918

La présente invention est relative à un générateur de ra- yons infrarouges qui engendre des rayons infrarouges en brûlant un combustible liquide ou gazeux. Dans les générateurs de rayons infrarouges qui sont utili- sés pour le chauffage et le séchage généraux d'intérieur et d'extérieur ainsi que comme sources de chaleur pour le séchage et le séchage à chaud des peintures, il est non seulement néces- saire de disposer d'un rendement de combustion et d'un rendement de rayonnement thermique élevés, mais il faut aussi que le temps qui s'écoule entre le démarrage de la combustion et la produc- tion des rayons infrarouges soit court. Il est également essen- tiel que le bruit de fonctionnement, et en particulier le bruit de combustion, reste aussi faible que possible. En vue de satisfaire à ces exigences, on a déjà proposé et mis en oeuvre de nombreuses sortes de générateurs de rayons infrarouges. Cependant, aucun de ces dispositifs classiques n'a réussi à satisfaire à toutes ces exigences, et leur conception, leur fabrication et leur exploitation renoncent à l'une ou l'au- tre d'entre elles. Le but fondamental de la présente invention est de propo- ser un générateur de rayons infrarouges dans lequel le rendement de rayonnement thermique est amélioré sans nuire au rendement de combustion du combustible. Uni autre but de l'invention est de proposer un générateur de rayons infrarouges dans lequel le temps qui s'écoule entre le début de la combustion et la production des rayons infrarou- ges est raccourci. Un autre but encore de l'invention est de proposer un gé- nérateur de rayons infrarouges à faible bruit de combustion. A l'effet d'atteindre ces buts, l'invention propose un générateur de rayons infrarouges qui comprend plusieurs écrans à treillis de fibres inorganiques réfractaires disposés les uns par dessus les autres et couvrant la région antérieure ouver- te d'une enceinte de combustion réalisée en un matériau adiaba- tique réfractaire de façon à former une chambre de combustion, et un brûleur disposé de façon à faire face à l'intérieur de la chambre de combustion par la région autre que la région anté- rieure ouverte de l'enceinte de combustion, ce qui permet ainsi d'oxyder plusieurs fois du gaz de combustion contenant des cons- tituants inflammables qui se trouve sur le point de s'échapper en traversant la région antérieure ouverte de l'enceinte de com- bustion et d'élever la température des écrans a treillis de fi- bres inorganiques réfractaires par utilisation de la chaleur de réaction dégagée par l'oxydation, ceci avec suppression ou ab- sorption du bruit par les écrans à treillis de fibres inorgani- ques réfractaires. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux des- sins annexés, sur lesquels: Fig.1 est une vue en perspective montrant l'aspect global du générateur de rayons infrarouges selon l'invention; Fig.2 est une vue de face avec arrachement partiel; Fig.3 est une vue en coupe prise suivant la ligne III-III de la fig.2; Fig.4 est une vue en coupe prise suivant la ligne IV-IV de la fig.3; Fig.5 est une vue de face d'une plaque métallique perfo- rée; et Fig.6 est une vue en coupe prise suivant la ligne VI-VI de la fig.5. Un dispositif de combustion 1, dans lequel est délivré du combustible liquide en provenance d'un réservoir de combustible 2, comporte un brûleur 3 dont l'extrémité est dirigée vers une chambre de combustion 4. Dans le brtleur 3 est disposé un injec- teur 7 raccordé au réservoir de combustible 2 à travers un fil- tre 5 et une pompe d'alimentation 6, et une électrode 8 qui fait face à l'injecteur 7 est reliée à un allumeur classique 9. Une soufflante 10 envoie de l'air comburant dans la chambre de combustion 4 en le faisant passer au voisinage de l'injecteur 7, et une sonde de température 11 arrête la pompe d'alimentation 6 lorsque la température du brûleur 3 vient à dépasser une li- mite supérieure admissible. Un détecteur de turbulence 12 arrê- te la pompe d'alimentation en cas de secousse sismique ou analo- gue. La soufflante 10, la sonde de température 11 et le détec- teur de turbulence 12 sont tous de type classique. La chambre de combustion 4 est formée par une enceinte de combustion 15 composée d'un matériau adiabatique réfractaire et de plusieurs écrans à treillis de fibres inorganiques réfractai- res 14 qui couvrent la région antérieure de l'enceinte de combustion 13. L'extrémité du brtleur 3 est dirigée vers l'inté- rieur de la chambre de combustion 4 à partir d'une paroi latéra- le de l'enceinte de combustion 13. Un embout 15 est également formé d'un matériau réfractaire. Dans le cas présent, l'enceinte de combustion 13 est con- formée presque en hémicylindre, avec une paroi latérale pourvue de l'injecteur 3 et une autre paroi latérale faisant vis-à-vis à la première, et elle présente une forme presque cylindrique, avec une plaque métallique perforée 16 qui couvre la face anté- rieure des écrans à treillis de fibres inorganiques réfractai- res. L'enceinte de combustion 15 est, par exemple, formée de fibres de céramique, et les écrans 14 de laine minérale tissée sous forme de toile ou de treillis dont le taux d'ajourage est de 5 à 25%. Il est souhaitable que ces matériaux présentent une faible capacité calorifiques La plaque métallique perforée 16 comporte une multiplicité de protubérances 16a prévues à intervalle prédéterminé dans le sens axial de l'enceinte de combustion 15, c'est--à-dire dans le sens longitudinal. La pla- que 16 comporte également une multiplicité de perforations de passage d'air 16b disposées en zigzag, et le taux d'ajourage de ces perforations, rapporté à l'aire totale de la plaque, est de 7 à 15%. La partie médiane des écrans à treillis de fibres inorga- ; niques réfractaires 14 qui couvrent la face antérieure ouverte de l'enceinte de combustion 15 est pressée contre, et fixée à, la surface intérieure de la plaque métallique perforée 16 par des tiges de support 17 et, de cette façon, les écrans 14 se trouvent globalement disposés le long de la surface intérieure 3o de la plaque métallique perforée 16. Un bottier métallique 18 couvre et supporte l'enceinte de combustion 15, et un support 19 soutient le bottier métallique 18 au-dessus du réservoir de combustible 2 de façon à lui permettre de pivoter librement dans le sens vertical. Une plaque de protection 20 couvre la 5 fsace supérieure du résezrvoir de combustible 2, et il est prévu des roues 21, bue béquille de support 22 et une barre de pré- eu-nsion 23 afin de permettre de manier le réservoir de combusti- ble 2 comne um chariot. Des tbbes de garide 24 couvrent la face snterieure de la plaque méeallique perforee 169 et des fentes ij- 16c sont ménagées aux bords supérieur et inférieur de la plaque métallique perforée 16 afin d'éviter qu'elle se déforme sous l'effet de la chaleur. Dans le générateur de rayons infrarouges agencé comme il vient d'être décrit, lorsque le dispositif de combustion I est actionné, du combustible est pulvérisé par l'injecteur 7 situé dans le brûleur 3, et de l'air comburant est également insufflé. Sous l'action de l'allumeur 9, le combustible pulvérisé s'allu- me et commence à brûler. Lorsque des flammes de combustion sont soufflées à l'in- térieur de la chambre de combustion 4 de cette façon, la surface intérieure de l'enceinte de combustion 13 et les écrans 14 à treillis de fibres inorganiques réfractaires qui couvrent la partie antérieure ouverte de l'enceinte 13 sont portés au rouge sous l'effet de la chaleur rayonnée par les flammes. Lies gaz brûlés sont évacués dans l'atmosphère extérieure à travers les écrans à treillis de fibres inorganiques réfrac- taires 14 et les perforations 16c de la plaque métallique 16. Vu que les écrans 14 sont portés au rouge, les substances in- flammables contenues dans les gaz d'échappement qui traversent les écrans 14 se trouvent chauffées et brûlées. Plus précisé- ment, il demeure une certaine quantité de substances inflamma- bles et d'oxygène dans les gaz brûlés devant quitter la chambre de combustion 4 pour tre évacués dans l'atmosphère extérieure et, vu que les gaz d'échappement contenant de telles substances inflammables, etc, se trouvent chauffés en venant en contact avec les écrans à treillis de fibres inorganiques réfractaires 14 qui sont portés au rouge, les substances inflammables conte- nues dans ces gaz sont oxydées (brûlées) relativement facilement. - Ainsi, si l'on considère le générateur de rayons infrarouges comme un tout, le combustible est oxydé (brûlé) d'abord dans la chambre de combustion 4, et il est de nouveau oxydé cXaque fois qu'il traverse les écrans à treillis de fibres inorganiques réfractaires 14, ce qui conduit à l'évacuation dans l'atmosphère extérieure des seuls gaz d'échappement ne contenant pas de sub- stances inflammables. Comme les écrans 14 à treillis de fibres inorganiques réfractaires qui couvrent la partie antérieure de la chambre de combustion 4 sont disposés les uns par-dessus les autres en formant plusieurs couches, et que, par surcroît, le plus extérieur d'entre eux est couvert par la plaque métallique perforée 16, ils sont peu refroidis par l'air extérieur. Ainsi, celui au moins des deux écrans 14 qui est situé le plus à l'in- terieur se trouve chaulfé et maintenu à une température extrgme- ment élevée, ce qui permet à l'intérieur de la chambre de com- bustion 4 de rester à une température plus élevée, en permettant ainsi de brûler le combustible de façon efficace et, en même temps, de brûler presque complètement les substances inflamma- bles contenues dans les gaz d'échappement. Le combustible pul- vérisé par l'injecteur 7 est, par conséquent, entièrement trans- formé en énergie calorifique, ce qui améliore le rendement de combustion. En outre, comme on obtient ainsi une élévation de la température des écrans à treillis de fibres inorganiques ré- fractaires 14 qui couvrent la partie antérieure de la chambre de combustion 4, la quantité de rayons infrarouges rayonnés par les écrans 14 se trouve également augmentée. Comme les écrans à treillis de fibres inorganiques réfrac- taires 14 ont une moindre capacité calorifique que les plaques métalliques classiques et qu'ils présentent d'excellentes carac- téristiques d'absorption de bruit, les écrans 14 se trouvent portés au rouge immédiatement après l'allumage, le temps dit de "mise en route" séparant le démarrage de la combustion de la production des rayons infrarouges se trouvant raccourci, et le bruit de combustion qui tend à se propager à l'extérieur peut être suffisamment réduit. Dans l'exemple de réalisation présentement décrit, la section de la chambre de combustion 4 est choisie presque circu- laire afin de rendre sa surface aussi faible que possible, ce qui améliore la caractéristique de montée en température de la chambre de combustion 4 et augmente la surface de rayonnement de rayons infrarouges, mais il va sans dire que cette conforma- tion n'est pas limitative. En outre, dans l'exemple de réalisa- tion présentement considéré, il est fait appel à deux écrans de treillis de fibres inorganiques réfractaires superposés, mais il est loisible d'utiliser plus de deux écrans, trois ou davan- tage, ou bien un écran à treillis de fibres unique réalisé par tissage de plusieurs treillis de fibres superposés, afin de faciliter le montage. De plus, dans l'exemple de réalisation présentement considéré, la surface antérieure (surface extérieu- re) des écrans 14 à treillis de fibres inorganiques est couverte par une plaque métallique perforée 16, mais il est loisible de remplacer cette dernière par un grillage métallique, ou bien de ne faire appel à aucune espèce de moyen de recouvrement de ce genre. Comme décrit plus haut, dans le générateur de rayons infra- rouges selon la présente invention, une chambre de combustion est formée en couvrant la partie antérieure ouverte de l'encein- te de combustion formée d'un matériau adiabatique réfractaire avec plusieurs écrans à treillis de fibres inorganiques réfrac- taires, et un braleur est dirigé vers l'intérieur d.- la chambre de combustion depuis une partie autre que la partie antérieure ouverte. Cet agencement permet de maintenir une température plus élevée dans la chambre de combustion et d'oxyder (brtler) les gaz de combustion plusieurs fois. Ainsi, comme il est possible de brûler complètement le combustible délivré dans la chambre de combustion au moins avant de l'évacuer dans l'atmosphère extéri- eure, et de maintenir chauds les écrans 14 à treillis de fibres inorganiques sous l'effet de la chaleur dégagée par la combustion complète, le rendement de combustion et le rendement de rayonne- ment de rayons infrarouges sont tous deux améliorés. De plus, vu que les écrans 14 à treillis de fibres réfractaires qui cou- vrent la partie antérieure de la chambre de combustion ont une faible capacité calorifique et qu'ils possèdent d'excellentes caractéristiques d'absorption de bruit, le temps de mise en rou- te s'écoulant entre l'allumage et le rayonnement de rayons in- frarouges peut être raccourci, et le bruit de combustion tendant -a se propager à l'extérieur peut être réduit. REVEIDICATIONS 1.- Générateur de rayons infrarouges, caractérisé en ce qu'une chambre de combustion (4) est formée en couvrant la par- tie antérieure ouverte d'une enceinte de combustion formée d'un matériau adiabatique réfractaire par une série d'écrans à treil- lis de fibres réfractaires disposés les uns par-dessus les au- tres, et en ce qu'un brûleur (5) est dirigé vers l'intérieur de ladite chambre de combustion depuis une partie de ladite encein- te autre que ladite partie antérieure ouverte. 2.- Générateur de rayons infrarouges selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la face antérieure de la série d'écrans (14) à treillis de fibres inorganiques réfractaires qui couvrent la partie antérieure ouverte de ladite enceinte de combustion est couverte par une plaque métallique perforée (16) ou par un grillage métallique.