Brevet FR2547394A1 — publié le 19841214

La présente invention a pour objet des perfectionnements à un brûleur à gaz du type à prémélange et à contrôle de flamme. Ce type de brûleur est couramment utilisé dans l'industrie, permettant notamment de fortes puissances de chauffe par unité de surface. De façon plus spécifique, le brûleur à gaz du type à prémélange et à contrôle de flamme conforme à l'invention est du type comportant une arrivée du prémélange air + gaz combustible dans une chambre de répartition débouchant parune grille de stabilisation de flamme dans une chambre de combustion Divers travaux ont été effectués sur ce type de brûleurs, et l'on peut citer notamment le brevet français N 69.37574 du 31 Octobre 1969 déposé au nom du même demandeur pour un "brûleur à gaz à grande puissance de chauffe" Cependant dans ce brevetonvisait essentiellement des applications industrielles spécifiques telles que la soudure de conduites de grand diamètre, le traitement de tôles Y etc L'invention concerne au contraire de façon plus particulière le domaine du 20 chauffage par tube immergé; laquelle pose des problèmes spécifiques notamment de stabilisation de flammes dus au K fortes fluctuations depressionqu'engendre lacombustion d'une flamme de forte puissance en milieu compact En outre, il faut assurer un contrôle constant et efficace de la flamme pour éviter notamment toute extinction intempestive du brûleur en cours de combustion Il en résulte des conditions particulièrement difficiles de fcnctionnement de la cellule de contrôle de flanme si elle doit travailler en milieu immergé et en étant soumise à de très fortes contraintes thermiques. L'invention a pour objet de résoudre les difficultés susmentionnées. A cet effet,conformément à l'invention, en vue de faciliter le contrôle de la flamme en soustrayant la cellule de contr 6 ôle aux contraintes thermiques liées au fonctionne35 ment du brûleur, ladite cellule est placée en arrière de ladite chambre de répartition derrière ladite grille de stabilisation de flamme par rapport à la direction d'écoulement du mélange combustible, lisant les conditions de fonctionnement de la flamme à travers ladite grille De cette façon la cellule de lecture est en fait protégée par la grille de répartition et par la chambre de répartition interposée entre elle et ladite grille En outre cette disposition permet facilement lorsque le brûleur est destiné à équiper un tube immergé de disposer la cellule de contrôle en dehors du bain à chauffer. Avantageusement la cellule est placée en arrière d'un embout dont l'axe est dirigé sensiblement perpendiculai10 rement à ladite grille de stabilisation de flamme, ledit embout communiquant par un orifice dans ladite chambre de répartition, et une arrivée d'air secondaire sous pression débouchant dans ledit embout De cette façon est assuré un refroidissment supplémentaire au voisinage de ladite cellule de lecture qui 15 est donc bien ainsi efficacement soustraite aux contraintes thermiques de fonctionnement du brûleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, une électrode d'allumage est mon eà travers ladite chambre de répartition débouchant par son électrode convenablement iso20 lée électriquement à travers ladite grille de stabilisation et par sa tête reliée à l'alimentation électrique en arrière de ladite chambre de répartition. L'invention s'applique également à l'utilisation de brûleu 7 s'adaptant à une chambre de combustion. L'invention, ses caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre de façon schématique en partie en coupe, en partie en vue extérieure et avec arrachements un 30 brûleur à gaz conforme à l'invention, la figure 2 montre à plus petite échelle un schéma de montage du brûleur. En se reportant tout d'abord à la figure 1 le brûleur repéré dans son ensemble 1 comporte essentiellement une 35 chambre 2 de répartiion dans laquelle arrive par une conduite 3 d'alimentation le prémélangeair/gaz combustible débouchant avantageusement dans la chambre par une ouverture sensiblement tangentielle 4 La chambre 2 qui a la forme générale d'un caisson cylindrique à section sensiblement circulaire est obturéesur sa face avant par une grille de stabilisation de flamme 5 Cette grille peut être du type décrit au brevet français susmentionné N 69 37574, comportant essentiellement 5 des orifices de diamètres et de répartition convenables pour assurer un bon accrochage et une bonne stabilisation des flammes à l'entrée de la chambre de combustion 6 et ce pour les puissances considérées de fonctionnement du brûleur. Sur sa face arrière le caisson formant la chambre 10 de répartition est fermé par une paroi 7 Sur la figure on a repéré par les lettres AV et AR le côté respectivement "avant" et "arrière" du brûleur en faisant référence à la circulation du mélange combustible dans le brûleur tel que schématisé par les flèches. Dans l'exemple illustré l'allumage du brûleur est assuré par une électrode 8 alimentée sous haute tension convenable comme schématisé en 9 et convenablement isolée, l'allumage se faisant par étincelles entre la pointe 10 de l'électrode d'allumage et la paroi voisine du flasque avant 11 mé20 tallique convenablement mis à la masse du caisson formant la chambre de répartition 2. Pour contrôler le bon fonctionnement du brûleur, on a placé derrière la paroi 7 arrière de la chambre 2 une cellule de contrôle de flamme 12 sensible au rayonnement ultra-vio25 let de la flamme et "lisant" l'information à travers les orifices de la grille de stabilisation de flamme 5 Dans le montage illustré la cellule 12 est placée en arrière d'un embout 13 dont l'axe 14 est dirigé sensiblement perpendiculairement à la grille 5 de stabilisation de flamme, ledit embout 30 communiquant par un orifice dans la chambre de répartition 2. En 16 on aperçoit d'autre part débouchant vers l'arrière de l'embout 13 un conduit secondaire amenant de l'air sous pression comme indiqué par la flèche 17, cette circulation d'air secondaire assurant un refroidissement supplémentaire interposé entre la chambre de répartition 2 et la cellule 12. En se référant à la figure 2, on voit que le brûleur est alimenté en gaz combustible par une conduite 18 et en air principal par un conduit 19, le prémélange étant ainsi délivré au conduit 3 dans des conditions sensiblement stoe5 chiométriques L'air est délivré par un ventilateur ou compresseur 20 qui alimente non seulement le conduit d'air principal 19 mais également le conduit d'air secondaire 16, les connexions étant ainsi faites que la pression d'arrivée d'air secondaire dans l'embout 13 sera supérieure à celle de l'arri10 vée du prémélange dans la chambre de répartition 2, de façon à obtenir le balayage et refroidissement de l'embout 13 par le débit d'air secondaire arrivant en 17 comme désiré. De façon classique et qui ne sera pas décrite, la cellule 12 est reliée au programmateur 21 de fonctionnement du brûleur qui commande par des connexions convenables l'électrode d'allumage 8 le ventilateur 20 et la vanne asservie 23 d'arrivée de gaz. Revenant à la figure 1, on note sur le flasque arrière 7 des orifices 24 permettant le montage du brûleur sur 20 le bâti fixe du générateur de chauffe (non représenté) Sur le flasque avant 11 on note les orifices 25 permettant l'ajustage sur la bride 11 du flasque 26 formant l'entrée de la chambre de combustion 6 qui peut donc être facilement fixée sous le brûleur On note d'autre part que le diamètre D de la 25 chambre de combustion 6 est nettement supérieur au diamètre d de la grille 5 de stabilisation de flamme Cette disposition qui est rendue possible par la forte puissance spécifique autorisée par le brûleur permet, contrairement à ce qui est fait dans les installations classiques-de tube immergé d'éviter d'avoir à faire pénétrer assez profondément dans la chambre de combustion le brûleur, avec tous les inconvénients que cela présente au niveau de l'implantation. En particulier le brûleur décrit ci-dessus permet d'équiper des installations de tube immergé de construction particulièrement compactes, la chambre de combustion immergée pouvant être constituée par un simple tube court. Diverses variantes peuvent être apportées au mode de réalisation illustré et décrit C'est ainsi que l'on peut éventuellement pourvoir la chambre de répartition de grillessupplémentairesd'homogénéisation et de répartition convenable du prémélange, comme indiqué par exemple en 27. Egalement, bien que l'utilisation d'une électrode d'allumage soit en général préférée, on peut éventuellement utiliser pour l'allumage du brûleur une torche ou un brûleur annexe qui peuvent être disposés par exemple dans l'axe du brûleur ou sur la chambre de combustion elle même sur laquelle 10 vient se fixer le brûleur. REVENDICATIONS 1 Br leur à gaz du type à prémélange et à contrôle de flamme comportant une arrivée du prémélange air + gaz combustible dans une chambre de répartition débouchant par une grille de stabilisation de flamme dansuie chambre de combus5 tion, ledit brûleur étant caractérisé en ce qu'en vue de faciliter le contrôle de la flamme en soustrayant la cellule ( 12) de contrôle aux contraintes thermiques liées au fonctionnement du brûleur, ladite cellule ( 12) est placée en arrière de ladite chambre de répartition ( 2) derrière la grille de stabilisa10 tion ( 5) par rapport à la direction d'écoulement du mélange combustible "lisant" les conditions de fonctionnement de la flamme à travers ladite grille ( 5). 2 Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite cellule ( 12) est placée en arrière d'un embout ( 13) dont l'axe ( 14) est dirigé sensiblement perpendiculaire15 ment à ladite grille de stabilisation ( 5) de flamme, ledit embout ( 13) communiquant par un orifice dans ladite chambre de répartition ( 2) et une arrivée ( 16) d'air secondaire ( 17) sous pression débouchant dans ledit embout. 3 Brûleur selon la revendication 2 caractérisé en ce l'air sous pression nécessaire au fonctionnement du brûleur est délivré par un conduit principal ( 19) à l'arrivée du prémélange ( 3) et par un conduit secondaire ( 16) audit embout ( 13), les connexions étant faites de façon que la pression d'air secondaire audit embout soit supérieure à celle de l'ar25 rivée du prémélange dans la chambre de répartition ( 2). 4 Brûleur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une électrode d'allumage ( 8) est montée à travers ladite chambre de répartition ( 2) débouchant par son électrode ( 10) convenablement isolée électriquement 30 à travers ladite grille ( 5) de répartition et par sa tête reliée à l'alimentation électrique en arrière de ladite chambre ( 2) de répartition. Brûleur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite grille de stabilisation ( 5) est montée dans un flasque ( 11) fermant à l'avant ladite chambre de répartition ( 2), ledit flaque ( 11) s'adaptant sur un flasque ( 26) de montage de la chambre de combustion ( 6), ladite grille ( 5) étant de diamètre(d)notablement inférieur à celui(D)de l'ouverture dudit flasque ( 26) de montage de la chambre de combustion ( 6). 6 Utilisation du brûleur selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il s'adapte à un ensemble chambre de combustion ( 6) et tube immergé compact.