Brevet FR2546273A1 — publié le 19841123

L'invention concerne un brûleur à prémélange d'air et de gaz soufflé destiné notamment aux chaudières domestiques étanches du type à condensation. Les brûleurs de ce type sont le plus souvent composés d'un élement cylindrique perforé, obturé à une extrémité et ouvert à l'autre) à l'intérieur duquel est admis un mélange de gaz et d'air sous pression fourni par un ventilateur placé en amont. Un tel brûleur du type radial se place à l'intérieur d'un échangeur cylindrique et pour que la flamme s'accroche oorrectement sur tout le pourtour et toute la hauteur de l'élément, il faut que la forme et la répartition des orifices de sortie du mélange gazeux soit 3udicieusement déterminés. Cela conduit dans certains cas à des réalisations coûteuses qui ne sont pas exemptes d'inconvénients notamment sur le plan du bruit dû à des vibrations qui sont provoquées par les ondes de compression émises lors de l'allumage du brûleur et qui sont entretenues par le front de flammes autour de cet élément cylin triquet du fait que la flamme est "accrochée" à la grille constituant ledit élément. Pour eviter ce phénomène il serait souhaitable que la flamme ne soit pas accrochée directement à son support ce qui parait évidemment difficile à réaliser avec l'élément cylindrique perforé dont il est question. Il vient alors à l'esprit d'utiliser un brûleur classique à air soufflé dont on sait que le melange gazeux sous pression sort à une certaine vitesse d'un disque perforé à partir duquel se développe la flamme. Ce brûleur convient aux chaudières de plus forte puissance dont la chambre de combustion autorise une vitesse plus élevée de sortie du melange gazeux, les produits de combustion sortent en pression, c'est-a-dire que la flamme est étirée sur une plus grande surface d'échange. Çe type de brûleur ne peut convenir pour une chaudibre étanche du type type à condensation dont la chambre de com- bustion est très "fermSè" par rapport aux échangeurs de type classique. L'invention apporte une solution efficace à ces problemes en ce qu'elle propose un brûleur torche dont la flamme n 'est pas accrochée directement à la grille de sortie du mélange gazeux et qui reste limitée à une hauteur compatible avec les dimensions d'une chambre de combustion de chaudière étanche à condensation. Le brûleur torche selon l'invention comprend essentiellement une grille ronde constituant la sortie principale du mélange gazeux sous pression9 une couronne débordant le plan de la grille et portant des orifices orientés vers le centre de la grille ainsi que des orifices orientés vers le haut, constituant une sortie auxiliaire de mélange gazeux et une chambre conique de répartition dudit mélange à la fois vers la grille et la couronne. Les caractéristiques particulières et avantages de 1 'inven- tion, ainsi que la fonction des éléments constitutifs de ce brûleur torche seront mieux compris à la lecture de la description suivante d'exemples non limitatifs de réalisa- tion en référence aux dessins annexés qui représentent - figure 1 : une vue en coupe du brûleur, - figure 2 : une vue en plan d'une autre variante de rea libation. Qn voit à la figure 1 ïa représentation partielle d'un echangeur cylindrique dont la nappe de tubes d'eau 1 débouche dans un anneau collecteur 2 qui repose sur un socle inférieur 3. Le brûleur torche de forme générale cylindrique se positionne comme représenté à la base de l'échangeur, l'étanchéité étant assurée par le joint 4. I1 comprend un tube d'arrivée de mélange gazeux 5 limité à une première grille 14, se prolongeant par une chambre conique 6, cette dernière etant co9f- fée par une platine annulaire 7 qui déborde vers 1 'in- térieur-de la chambre, et qui vers l'extérieur sert de support au joint 4. Une grille 10 est tendue au centre de la platine 7 jusqu'au joint . La platine est munie sur tout son pourtour d'échancrures 8 permettant le passage du mélange gazeux à l'intérieur d'une couronne 9 qui déborde le plan de la grille. La couronne 9 porte une serie d'orifices 11 orientés vers le haut dans le sens de sortie du mélange et une série d'orifices 12 orientés latéralement vers le centre du brûleur.Enfin une bougie d'allumage 13 avec une électrode d'ionisation traverse la platine 7 et la couronne 9 et débouche à l'ex térieur de la chambre 6. Le brûleur fonctionne de la façon suivante La grille 14 introduit une première perte de charge de prérépartition au mélange gazeux arrivant par le tube 5. La chambre conique 6 permet de transformer la vitesse du mélange gazeux en pression, ceci pour limiter le débit de la flamme et permettre l-a naissance de cette flamme au niveau du brûleur. Ce melange gazeux sort du brûleur par la grille 10 et à plus faible vitesse par les orifices 12 et 11. La bougie 13 allume le mélange au niveau des orifices 12 ; la flamme se transmet alors au mélange qui sort des orifices 11 qui allument le mélange ayant traversé la grille 10 à une vitesse telle que la flamme ne peut s'accrocher a la grille 10, dont on évite la surchauffe. La flamme principale ne peut s'accrocher qu'aux flammes des orifices il avec lesquelles elle forme un tore qui ne lèche ni la grille 10, ni les orifices de sortie 11.Il existe alors entre la base de la flamme et la grille un espace mort de hauteur bien déterminée, tandis que le sommet de la flamme se trouve à une hauteur telle que la différence moyenne de hauteur entre base et sommet qui est représentative d'un temps de combustion soit ajustée de telle sorte que la flamme ne puisse à aucun moment être trempée par les parois froides de l'échangeur et que le temps de combustion appelé aussi délai soit compris entre certaines valeurs connues. Les orifices 12 qui peuvent des lors, être considéres comme formant un brûleur secondaire, permettent par des dimensions appropriées de jouer sur les deux paramètres précédemment cités, et donc d'effectuer à volonté les ajustements. Dès lors les oscillations générées par la flamme lui restent propres, et ne peuvent être transmises à aucun des éléments rigides qui constituent la chaudière. La compression brutale due à l'augmentation en volume en raison de la montée rapide en température, est beaucoup plus modéree, puisque l'allumage s'effectue en trois temps.Il n'y aura pas de vibration générée par l'allumage, de sorte que l'onde de compression n'aura pas une amplitude assez forte pour s. '-entetenir et aucun élément constituant la chaudière ne pourra les transformer en ondes stationnaires. Cet exemple de representation selon la figure 1 montre la disposition d'un brûleur à la base d'une chambre de combustion. I1 va de soi que 1 'invention couvre également la disposition inverse dans laquelle l'alimentation se ferait par le haut, la flamme étant alors orientée de haut en bas. La figure 2 montre une variante de réalisation de 1 'in- vention. On y retrouve les éléments précédemment décrits comme la platine 7, la couronne 9, la grille 10, la bougie 13,... Selon cette variante des fentes radiales continues 15 sont prévues a la fois sur la paroi supérieure et sur la paroi latérale intérieure de la couronne 9. A lieu d'obtenir ainsi des flammes pilotes vers le haut et des flammes latérales 12 comme dans le cas de la figure 1, on obtient à chaque fente une seule flammèche mince orientee à la fois latéralement et vers le haut, et qui joue le même rôle que les flammes indépendantes évoquées plus haut. Cette variante présente des facilités d'usinage qui peuvent la faire préférer à la précédente mais qui ne modifient en rien les caractéristiques de fonction nement du brûleur torche. Revendications. 1 f Brûleur torche à premélange d'air et de gaz caractérisé en ce qu'il comporte une chambre conique(6)de répartition qui distribue le mélange gazeux vers une grille centrale de sortie (10) et vers une couronne (9), et en ce que ladite couronne déborde le plan de la grille, et porte des orifices (11) orientés dans le sens de sortie du mélange ainsi que des orifices (12) orientés latéralement vers le centre du brûleur. 20/ Brûleur torche selon la revendication 1 caracté ri-sé en ce que la chambre conique (6) est coiffée par une platine annulaire (7) qui déborde vers l'intérieur de la chambre. 3 / Brûleur torche selon la revendication 2 caractérisé en ce que la platine est munie sur tout son pourtour d'échancrures (8) mettant en communication la cham bre conique (6) et la couronne (9). 4 / BrQleur torche selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une série de fentes radiales continues (15) sont prévues à la fois sur la paroi supérieure et sur la paroi latérale intérieure de la couronne (9) à la place des orifices (11) et (12).