Brevet FR2510721A1 — publié le 19830204

TETE DE COiEBUSTION POUR IA REALISATION DE BRULEURS A GAZ. La présente invention concerne les becs et brûleurs à gaz pour installations de chauffe. Les brûleurs actuellement utilisés comportent généralement un corps par lequel est admis un mélange de gaz et d'air à brûler, le corps communiquant par une canalisation avec une tête de combustion définissant une enceinte dont les parois sont niunies d'orifices pour laisser écliapper le gaz enflammé. Le mélange de gaz et dtair est effectué par un ou plusieurs injecteurs à travers lesquels le gaz à brû- ler est admis, cette admission pouvant être réglée par une vanne. Un orifice de ventilation permet d'admettre de l'air extérieur à 1' inté- rieur du corps pour réaliser un mélange de gaz et d'air dans des proportions prédéterminées pour assurer une bonne combustion. Les têtes de combustion généralement utilisées dans de tels brflleurs forment des enceintes creuses. Les flammes obtenues sont géné ralement peu concentrées, et il est relativement .malaisé assurer leur stabilité. On constate en outre que le rendement ainsi obtenu est lar- gement inférieur au rendement théorique possible pour la combustion des gaz. En effet, pour assurer une stabilité suffisante de la flammes il est nécessaire de limiter la dimension des orifices de sortie laissant passer les gaz enflammés ; par contre, cela produit une perte de charge dans le fluide gazeux, rendant malaisée la pénétration d'air par l'orifice de ventilation, de sorte que aération primaire est relativement malaisée. La présente invention a notamment pour cbjet obvier aux inconvénients des dispositifs connus en proposant de réaliser des brd- leurs présentant une disposition spéciale stabilisant les flammes issues des orifices, cette stabilisation étant réalisée avec un minimum de perte de charge, c'est à dire avec obtention dtune aération primaire satisfaisante et supérieure aux systèmes connus. Selon un autre objet de linvention, les bradeurs ainsi réalisés produisent des flammes dont la combustion n'est pas dégradée par des flammes auxiliaires de stabilisation ce qui accentue la qualité de la combustion et le rendement obtenu. Selon un autre objet de 11 invention, la forme et la disposition des brflleurs permettent une bonne aération secondaire des flammes, de sorte que la combustion est la plus complète possible pour améliorer le rendement obtenu. Selon un autre objet de 11 invention, la concentration calorifique est nettement améliorée, d'où une meilleure utilisation de la chaleur dans les échangeurs, notamment tubulaires. Pour ce faire, et selon une caractéristique de l'invention, la tête de combustion forme une enceinte limitée par une paroi latérale et une paroi sommitale, cette paroi étant munie d'une pluralité de fentes longitudinales réparties sur la paroi latérale, les fentes étant prolongées sur la portion extérieure de la paroi sommitale ; un déflecteur supérieur repousse le mélange de gaz et a'air vers la paroi latérale et définit dans la partie supérieure de l'enceinte un compartiment supérieur annulaire de laminage ; un déflecteur inférieur repousse le mélange de gaz et d'air vers la paroi latérale et définit dans la partie inférieure de ltenceinteS en regard des fentes un compartiment inférieur annulaire de laminage.Ces déflecteurs laminent le mélange gazeux contre les parois latérales et y provoquent une perte de charge localisée réduisant le débit gazeux et favorisant un accrochage local, ce qui provoque llauto-stabilisation de la flamme toute entière. la stabilisation ainsi obtenue est réalisée avec une perte de charge relativement réduite. Selon une autre caractéristique de l'invention, le déilec- teur inférieur est formé par la canalisation de communication du corps avec la tête de combustion, cette canalisation ayant une section infé- rieure à la section de la tête et débouchant sur une hauteur déterminée pour définir le compartiment annulaire inférieur, ce compartiment étant limité à sa partie inférieure par une jonction annulaire reliant la paroi latérale et la canalisation. la hauteur et Il épaisseur du compartiment inférieur sont choisies pour assurer un bon laminage du mélange gazeux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le défleeteur supérieur comprend une proéminence dépassant à l'intérieur de l'enceinte sur la portion centrale de la paros sommitale. Sa hauteur et sa section sont déterminées pour définir le compartiment annulaire supérieur de laminages le mélange gazeux venant buter, en sortant de la canalisation, contre ce déflecteur pour être repoussé de façon symétrique de chaque c8té contre la paroi latérale. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête de combustion est cylindrique* et comprend huit fentes réparties sur la paroi latérale selon des directions radiales équidistantes. la paroi latérale comprend à sa base un taraudage intérieur coopérant avec un filetage extérieur ménagé sur la canalisation pour permettre le réglage de la pénétration de la canalisation dans la chambre. On réalise ainsi un brtleur pouvant fonctionner avec des gaz différents tout en produl sant un bon rendement de combustion. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven tion ressortiront de la description suivante dl d'un mode de réalisation particulier, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles t - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif de la présente invention t et - la figure 2 représente une vue de dessus du broyeur selon la présente invention Conne le représentent les figures* le beur comprend une tête de combustion 1 adaptée sur un corps 2.Le mélange de gaz et d'air est réalisé dans le corps 2 au moyen d'injecteurs et d'orifices de von tilation non représentés sur les figures. ha communication entre le corps 2 et la tête de combustion 1 est réalisée par une canalisation 3 débouchant dans la zone centrale de la tête 1 par un orifice 4. la ca- nalisation 3, cylindrique, comporte un épaulement annulaire 5 fileté pour l'adaptation de la tête 1. la tête 1 est de forme générale cylindrique, et définit une enceinte délimitée par une paroi latérale 6, et une paroi sommitale 7 opposée à l'orifice 4 de la canalisation 3. la tête 1 a une section supérieure à la section de la canalisation 3, et la partie inférieure de la paroi latérale 6 comporte un taraudage 8 pour s'adapter sur l'épaulement fileté 5 de la canalisation 3. On délimite ainsi un compartiment annulaire 9 inférieur, limité par la surface extérieure de la canalisation 3, la surface intérieure enregard de la paroi latérale 6, et l'épaulement 5. la paroi sommitale 7 comporte, sur sa face intérieure 10, une proéminence centrale 11 formant déflecteur supérieur. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, ce déflecteur 11 est un cylindre plein centré sur l'axe de symétrie longitudinal de la tête de combustion, et dont la face latérale 12 délimite un compartiment annulaire supérieur 13 limité par la paroi sommitale 7 et la paroi laté- rale 6. La paroi latérale 6 comporte huit fentes longitudinales mettant en relation flair extérieur et la partie intérieure de la tte 1. Ces fentes 14 sont ménagées depuis la partie supérieure de la paroi latérale 6 jusqu'au voisinage de la partie inférieure, comportant le taraudage 8. la cote 12, distance entre le plan de l'orifice 4 et la base des fentes 14, doit être égale à une longueur prédéterminée, et correspond à la longueur utile du compartiment de laminage inférieur 9. Les fentes 14 sont prolongées à leur partie supérieure par des fentes radiales ménagées sur la paroi sommitale 7 entre son rebord exté- rieur et le voisinage du déflecteur 11. Les fentes radiales s'arrê- tent de préférence un peu avant d'atteindre le déflecteur 11, comme le représentent les figures. Sur les figures, on a représenté une tête de combustion respectant les proportions des différentes cotes à respecter pour la réa- lisation d'un rieur d'une puissance voisine de 1,2 kilowatt. Dans ce cas, la cote L a une longueur voisine de trente millimètres- la hauteur h2 du compartiment de laminage inférieur 9 et la hauteur L3 du compartiment de laminage supérieur 13 sont sensiblement identiques et égales au quart de la hauteur de la tête de combustion. la différence entre le diamètre D1 de la tête de combustion et le diamètre D2 de la canalisation 3 définit l'épaisseur du compartiment de laminage inférieur 9, cette épaisseur devant de préférence être comprise entre 1,5 et 3 millimètres. la différence entre le diamètre D1 de la tête de combustion et le diamètre D4 du déflecteur supérieur 11 détermine l'épaisseur du compartiment de laminage supérieur 13, cette épaisseur devant être de préférence comprise entre 3 et 5 millimètres. la tête de combustion pourra être réalisée en un métal résistant aux hautes températures et à l'oxydation, par exemple de l'inox, d'épaisseur comprise entre 0,5 et 3 millimètres. Les fentes 14 pourront avoir une largeur voisine du miflimètre e Le mode de réalisation précédent convient pour une utilisation avec des gaz naturels, du propane ou du butane, sans modification de la tête de combustion. Cependant, pour une utilisation avec des gaz naturels à faible indice de wobbe, gaz de synthèse ou de biosynthèse, il sera préférable dtaugmenter légèrement la cote 12 tout en diminuant l'épaisseur du compartiment de laminage inférieur 9, l'importance de ces modifications étant de trente pour cent environ. La tête de combustion précédemment décrite peut être de pre- férence utilisée sur un corps 2 en forme de rampe dotée d'injecteurs et d'orifices d'aération. Pour un montage sur un mélangeur individuel de type Venturi, on pourra chercher à obtenir un flux de chaleur plus homogène. Pour cela, on peut augmenter la proportion du diamètre D1 du bradeur, en conservant les autres proportions. Pour le compartiment inférieur de laninage 9, il est cependant préférable de conserver l'épaisseur de 1,5 à 3 millimètres, tout en au mentant la cote L2. On pourra obtenir des braleurs de puissances différentes en modifiant les dimensions précédemment énoncée tout en respectant leur proportion. Les fentes radiales ménagées sur la paroi sommitale 7 ont une longueur sensiblement égale au tiers du diamètre de cette paroi. Cependant, dans le cas de modification de dianètre, on pourra modifier cette proportion, notamment pour réaliser des beurs de puissances différentes en augmentant la longueur de ces fentes radiales. De même, on pourra modifier le nombre de fentes et leur répartion selon des directions radiales équidistantes. La présente invention n'est pas limitée aux modes de rdalim sation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après Ainsi, on pourra réaliser des brtleurs non cy lindriques, mais par exemple de section rectangulaire, ou de toute autre forme appropriée pour répartir la flamme selon une zone déterminée. il conviendra dans ce cas de modifier la forme des déflecteurs supérieurs 11 et inférieurs pour assurer un bon laminage du mélange gazeux contre la paroi latérale (6). REENI)ICATIONS 1 - Brûleur à gaz comportant un corps (2) par lequel est admis le mélange de gaz et d'air à brûler, le corps comuniquant par une canalisation (3) avec une tête de combustion (1) définissant une enceinte limitée par une paroi latérale (6) et une paroi sommitale (7) munies de passages pour l'échappement des gaz en combustion* la paroi sommitale étant opposée à la canalisation (3), caractérisé en ce que la tête de combustion comprend s - une pluralité de fentes (14) longitudinales réparties sur la paroi latérale (6), les fentes étant prolongées sur la portion extérieure de la paroi sommitale (7) - un déflecteur supérieur (17) repoussant le mélange vers la paroi la térale et définissant dans la partie supérieure de enceinte un compartiment supérieur annulaire de laminage (13) - un déflecteur inférieur repoussant le mélange vers la paroi latérale et définissant dans la partie inférieure de l'enceinte, en regard des fentes (14), un compartiment inférieur annulaire de laminage (9). 2 - Bk^uleur à gaz selon la revendication i * caractérisé en ce que le déflecteur inférieur est formé par la canalisation de com- munication (3) du corps avec la tête la canalisation ayant une section (D2) inférieure à la section de la tête (D1) et débouchant sur une hauteur (X2) déterminée pour définir le compartiment inférieur de laminage (9), ce compartiment étant limité à sa partie inférieure par une jonction annulaire (5) reliant la paroi latérale (6) et la canalisation (3). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le compartiment de laminage inférieur (9) a une longueur (12) com- prise entre le quart et le tiers de la hauteur (1) de la tête de combustion, et une épaisseur comprise entre 1,5 et 3 millimètres. 4 - Dispositif selon ltune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déflecteur supérieur (11) comprend une proéminence centrale dépassant de la face intérieure (10) de la paroi sommitale (7) de la tête de combustion. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compartiment supérieur de laminage (13) a une hauteur (L3) sensiblement égale au quart de la hauteur de la tête de combustion, et une épaisseur comprise entre le quart et le tiers de la largeur (D1) de la tête de combustion. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fentes radiales ménagées sur la paroi sommitale (7) en prolongement des fentes longitudinales (14) de la paroi latérale (6), ont une longueur sensiblement égale au tiers de la largeur (D1) de la tête de combustion. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fentes ont une épaisseur voisine de un millimètre. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tête de combustion est de forme générale cylindrique, et en ce que les fentes (14) sont réparties sur la paroi latérale (6) selon des directions radiales équidistantes. 9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend huit fentes (14). 10 - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9 ca ractérisé en ce que la paroi latérale (6) comprend à sa base un tarau- dage intérieur (8) pour coopérer avec un filetage extérieur ménagé sur un épaulement annulaire (5) de la canalisation (3) pour permettre le réglage de la pénétration de la canalisation (3) dans la t8te de combustion (1), réglant ainsi la hauteur (I2) du compartiment de laminage inférieur (9).