Brevet FR2540604A1 — publié le 19840810

La présente invention se rapporte à une lance avec un accrocheur de flamme à effet tourbillonnaire, notamment pour chalumeau à gaz, cette lance comportant un conduit ayant,da-l'arriôre à l'avant, un-injecteur de gaz combustible, une entrée d'air primaire, une chambre de mélange, et une sortie de flamme définie par un embout dudit conduit ayant une paroi sensiblement cylindrique, un accrocheur de flamme à effet tourbillonnaire étant disposé à l'intérieur dudit embout. En général, l'accrocheur de flamme est constitué par une pièce massive dans laquelle sont ménagés des canaux in clivés. Dans une telle construction, la section des canaux est sensiblement du même ordre de grandeur que la section des parties pleines séparant ces canaux, ce qui laisse un passage relativement réduit pour le flux. En outre, la plus grande partie du passage du flux se trouve notablement espacée de la périphérie, ce qui, en liaison avec la faible section précitée, procure un effet tourbillonnaire assez médiocre. Les accrocheurs de flamme de type connu ont également l'in- convénient de créer une perte de charge importante qui nuit à l'efficacité. Leur prix de revient est en général élevé La présente invention a pour objet une lance avec un accrocheur de flamme à effet tourbillonnaire, notamment pour chalumeau à gaz, qui est exempt de ces inconvénients et dont la construction est particulièrement simple et robuste, avec une excellente efficacité et un prix de revient réduits Suivant l'invention, une lance avec un accrocheur de flamme å effet tourbillonnaire, notamment pour chalumeau à gaz, est caractérisée en ce que ledit accrocheur de flamme à effet tourbillonnaire comporte au moins une rosace en t6- le découpée ayant d'une part, une partie centrale sensiblement pleine, et, d'autre part, une partie périphérique formée par des ailettes inclinées sur ledit axe, lesdites ailettes étant reliées à la partie centrale par des pattes et étant adjacentes à la paroi de l'embout de sortie de flamme. La partie centrale peut notamment être prévue sous forme de disque perpendiculaire à l'axe de l'embout de sortie de flamme. Gracie à cette disposition, la construction est particulièrement simple et robuste et permet une fabrication facile, notamment une fabrication mécanisée à la presse à découper et à formera En outre, l'accrocheur de flamme bénéficie d'une très grande section de passage pour le flux, entièrement reportée à la périphérie, ce qui permet une excellente efficacité avec un effet tourbillonnaire important.Pour fixer les idées, de bons résultats sont obtenus lorsq''a' la partie périphérique de la rosace, la section des passages méllagés entre les ailettes est comprise entre cinq et dix fois, et de préférence voisine de sept fois, la section occupée par les ailettes0 Ceci montre à quel point, dans la lance suivant l'invention. la section réservée dans l'accrocheur au passage du flux se trouve privilégiéeO On appréciera également que de bons résultats sont obtenus lorsque l'angle d'inclinaison de chaque ailette sur 1'axe de l'embout est de l'ordre de 30 , la rosace étant en tôle d'une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm, tandis que la hauteur de la rosace est prévue suffisamment importante, notamment supérieure au rayon de cette rosace, par exemple égale au rayon de cette rosace, augmenté d'environ 3 mm. La rosace peut être fabriquée très facilement. En particulier et suivant un mode de fabrication préféré, elle est réalisée par découpage d'un flan de tôle plan pour définir le disque, les pattes et les ailettes, et par vrillage des pattes pour incliner les.ailettesX Les ailettes peuvent être prévues, compte tenu de ce qui précède, en nombre relativement élevé, ce qui améliore encore l'efficacité, par exemple environ de six à dix ailettes et de préférence huit ailettes0 Dans ce cas, de bons résultats sont obtens lorsque llaccrocheur .comporte un ensemble de deux rosaces dont les disques sont accolés et les ailettes alternées. Par exemple, chaque rosace peut comporter, dans ce cas, quatre ailettes, ce qui donne huit ailettes en tout pour l'accrocheur. Suivant une autre caractéristique, la patte associée à une ailette est disposée en un point intermédiaire, par exemple à miolongueurp de l'ailette, en sorte que l'ailette a axialement de part et d'autre du disque central, une par tie amont hors de la flamme et une partie aval dans la flamme. Cette disposition a d'abord pour résulat de permettre un excellent refroidissement de l'accrocheur grâce aux par- ties des ailettes situées à l'amont du disque et exposées au flux gazeux froid.Mais, de plus, cette partie des ailet- tes située à l'amont du disque, a pour effet d'amorcer un mouvement tourbillonnaire pour le flux avant que celui-ci n'atteigne le disque central, ce qui favorise les conditions d'écoulement, en rédwisant-les pertes de charge et en augmentant l'effet tourbillonnairee La lance suivant l'invention avec un tel accrocheur de flamme, présente, ainsi, des performances tout à fait remar- quables pour le brasage des tubes et autres applications où il est souhaitable que les dards de flamme aient une action à la fois enveloppante et léchante, avec une répartition groupée Suivant une autre caractéristique l'accrocheur est fisse à l'embout par les ailettes, De préférence, les ailettes ont un contour extérieur, notamment en arc d'ellipse qui épouse la paroi de l'embout.Dans ce cas, l'accrocheur est fixé à l'embout par de simples moyens de butée axiale des ailettes sur l'embout par exemple, des moyens comportant, d'une part, des encoches ménagées périphériquement dans les ai lettes et, d'autre part, un rétreint a-=nulaire de la paroi de l'embout qui est engagé dans les encoches des aiettesO On appréciera la simplicité d'une telle construction, en même temps que son efficacité0 Une forme d'exécution de l'invention est ci-après déX crite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue, en coupe longitudinale, d'une lance suivant l'invention la figure 2 est une vue, en perspective, à plus grande échelle, de l'accrocheur de flamme qui équipe la lance re- présentée à la figure 1 la figure 3 montre, en élévation, une rosace pour former l'accrocheur suivant l'invention, après découpage d'un flan de tôle plan, mais avant l'inclinaison des ailet- tes et illustre le contour en arc d'ellipse de ces ailettes ;; la figure 4 montre l'accrocheur de flamme en élévation, formé de deux telles rosaces accolées, avant inclinaison des ailettes Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 4 une lance notamment pour chalumeau à gaz, comporte un conduit 10 ayant, de l'arrière à l'avant, un injecteur 11 de gaz combustible, une entrée d'air primaire 12, de préfé- rence de section réglable, une cheminée de mélange 13-et une sortie de flamme 14c Celle-ci go est définie par un embout 15 dn conduit 10 dont la paroi 16 est sensiblement cylindrique. Un accrocheur de flamme 179 à effet tourbillonnaire, est disposé à l'intérieur de l'embout 15. Cet- accrocheur de flamme 17 comporte au moins une rosace 18 en tôle découpée, en pratique deux rosaces accolées 18 dans 1exemple des figures î a 4. Chaque rosace 18 présente, d'une part, une partie centrale 19 en forme de disque perpendiculaire a l'axe A de l'embout 15 de sortie de flamme, et, d'autre part, une partie périphérique formée par des ailettes 20 inclinées sur l'axe A. Les ailettes 20 sont reliées au disque central 19 par des pattes 21. La patte 21 associée à une ailette 20 est disposée en un point intermédiaire et de préférence à mi-longueur de cette ailette 20, en sorte que l'ailette 20 présente, axialement de part et d'autre du disque central 19, une partie amont 20A hors de la flamme et une partie aval 20E dans la flamme. Les ailettes 20 sont adjacentes à la paroi cylindrique 16 de l'embout 15 de sortie de flamme. Chaque rosace 18 comporte quatre ailettes 20, dans l'exemple représenté aux figures 1 a 4. Les ailettes sont sensiblement hélicoxualesO Le contour extérieur C des ailettes 20 (figure 3) a une-forme d'arc d'ellipse E, lui faisant épouser la paroi cylindrique 16 de l'embout 15. L'angle d'inclinaison de chaque ailette 20 sur 17 ase A de l'embout 15 est de l'ordre de 30 . Chaque rosace 18 est en tôle d'une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm. La hauteur H de l'accrocheur est suffisamment grande, compte tenu de l'angle d'inctinaison des ailettes 20, pour que les projections axiales des ailettes 20 sur un plan perpendiculaire à l'axe A de l'embout 15 se chevauchent en vue d'éviter qu'une partie du mélange ne soit admise à échapper à 1'effet tourbillonnaire des ailettes 20. Plus particulièrement la hauteur H de l'accrocheur est prévue supérieure au rayon R de l'accrocheur. De préférence, la hauteur H de l'accrocheur est égale au rayon R de l'accro- cheur augmenté de 3 mm (figure 1). L'accrocheur de flamme représenté à titre d'exemple aux figures 1 à 4, comporte un ensemble de deux rosaces telles que les rosaces 18 qui viennent d'être décrites, dont les disques 19 sont accolés et fixés l'un à l'autre par soudure tandis que les ailettes 20 des deux rosaces 18 sont alternées.Ainsi, l'accrocheur de flamme 17 comporte huit ailettes en touts La partie centrale 19 de la rosace 18 a un contour ex sérieux circulaire coaxial avec l'embout de sortie de flam- me 15 de façon à ménager, au droit de la partie centrale 19 et entre les ailettes 20, une série circulaire de passages dont la section de chacun a une forme de secteur de couron neo A la partie périphérique de l'accrocheur de flamme 17, la section de ces passages ménagés entre les ailettes 20 est comprise entre cinq et dix fois et de préférence voisine de sept fois la section occupée par les ailettes 20. On appréciera ainsi le passage de grande section qui est réservé au flux ainsi que son emplacement privilégié situé à la périphérie. L'accrocheur de flamme 17 tel qu'il vient d'être décrit peut être fabriqué dans d'excellentes conditions et en particulier dtune manière mécanisée, à la presse a' découper et à formera Chaque rosace est découpée dans un flan de tôle plan pour définir le disque 19 les pattes 21 et les ailettes 20 (figure 3) . Deux rosaces ainsi découpées sont accolées et fixées par soudure, chaque aIlette d'une rosace étant à cheval sur deux ailettes voisines de l'autre rosace.Les diverses ailettes sont alors inclinées par vrillage des pattes 21e Entant donné que le contour extérieur C des ailettes épouse exactement la paroi cylindrique 16 de l'embout 15, la fixation de l'accrocheur de flamme 17 au conduit 10 s'effectue très simplement par des moyens de butée axiale des ailette 20 sur l'embout 15. Ces moyens de butée com- portent, d'une part, des encoches 22 ménagées périphériquement dans les ailettes 20 et, d'autre part, un rétreint annulaire 23 de la paroi 16 de l'embout 15 qui est engagé dans les encoches 22 des ailettes-20. On appréciera donc que, non seulement, la fabrication de l'accrocheur 17 est simple, mais qu'en outre son montage sur l'embout 15 est particulièrement commode. L'accrocheur de flamme suivant l'invention présente des performances remarquables d'efficacité grâce à la grande section réservée pour le flux a la périphérie0 En outre comme une partie 20A des ailettes 20 est disposée à l'amont du disque 19 c'est-â-dire hors de la flamme, l'accrocheur est refroidi dans. de bonnes conditions. Cette partie amont 20A des ailettes 20 a, en outre, pour résultat d'amorcer un mouvement tourbillonnaire pour le flux, ces qui augmente l'efficacité et réduit les pertes de charges. La lance suivant l'invention est ainsi particulièrement bien adaptée avec un prix de revient réduit pour tous travaux mêmes difficiles, notamment le brasage de tubes où des dards répartis en formation serrée assurent un léchage enveloppant du tube à braserO En fonctionnement, le gaz combustible est admis par l'injecteur ll et l'air primaire est admis par les orifices 12 dans la chambre de mélange 13 et forment un mélange qui attaque l'extrémité amont des ailettes 20 et qui est soumis à un effet tourbillonnaire anticipé et progressif avant même d'avoir atteint le disque central 19. Cet effet tourbillonnaire est anticipé parce que la partie amont 20A des ailettes 20 est prévue suffisamment éloignée du disque 19 pour qu'un effet de rotation précède le disque 19 et évite un effet d'impact direct important sur ce disque 19e L'effet tourbillonnaire est progressif parce qu'il ré- sulte de la géométrie des ailettes 20 qui, même dans le cas d'ailettes planes, permet au mélange d'attaquer l'extrémité amont des ailettes 20 avec un angle d'incidence minimum, puis de profiter d'un effet de déviation maximum au droit du disque 19. A l'aval du disque 19, la flamme est formée et profite d'un effet tourbillonnaire maximum favorable aux conditions de travail de la lance Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée mais embrasse toutes variantes dans le cadre des revendications. Par exemple, la partie centrale sensiblement pleine 19 qui est décrite et représentée sous forme de disque plan, peut être prévue en forme de dôme. R NDICATIOISS 1) Lance avec un accrocheur de flamme a effet tourbil lonnaire, notamment pour chalumeau à gaz, lance comportant un conduit (10) ayant, de l'arrière à l'avant, un injecteur de gaz combustible (11), une entrée d'air primaire (12), une chambre de mélange (13), et une sortie de flamme (14) définie par un embout (15) dudit condait (10) ayant une paroi sensiblement cylindrique (16), un accrocheur de flamme à effet tourbillonnaire (17) étant disposé à l'intérieur dudit embout (15), lance caractérisée en ce que ledit accrocheur de flamme à effet tourbillonnaire (17) comporte au moins une rosace (18) en tôle découpée ayant, d'une part, une partie centrale sensiblement pleine (19), et, d'autre part, une partie périphérique formée par des ailettes (20) inclinées sur ledit axe (A), lesdites ailettes (20) étant reliées à la partie centrale (19) par des pattes (21) et étant adjacentes a la paroi (16) de l'embout (15) de sortie de flamme. 2) Lance suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la partie centrale (19) de la rosace (18) est en forme de disque perpendiculaire a l'axe (A) de l'embout de sortie de flamme (15)o 3) Lance suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale (19) de la ro saee (18) a un contour extérieur circulaire coaxial avec l'embout de sortie de flamme (15), de façon a ménager au droit de la partie centrale (19)et entre les ailettes (20) une série circulaire de passages dont la section de chacun a une forme de secteur de couronne. 4) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les ailettes inclinées (20) sont sensiblement hélicolealesO 5) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la patte (21) assoc-iée à une ailette (20) est disposée en un point intermédiaire de l'ai- lette (20) en sorte que l'ailette (20) présente, axialement de part et d'autre de la partie centrale (19), une partie amont (20A) hors de ia flamme et une partie aval (20B) dans la flamme. 6) Lance suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la patte (21) est disposée a mi-longueur de l'ailette (20). 7) Lance suivant lsune quelconque des revendications 1 a ó, caractérisée en ce que l'accrocheur (17) est fixé à l'embout (15) par les ailettes (20). 8) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7s caractérisée en ce que les ailettes (20) ont un contour extérieur (C) qui épouse la paroi (16) de l'-embout(15)0 9) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les ailettes (20) ont un contour extérieur (C) qui épouse la paroi (16) de l'embout(15), en ce que l'accrocheur (i7) est fixé a l'embout (15) par des moyens de butée-axiale (22,23) des ailettes (20) sur l'em- bout (15) et en ce que ces moyens de butée axiale (22,23) comportent, d'une part, des encoches (22) ménagées périphériquement dans les ailettes(20) et, d'autre part, un rétreint annulaire (23) de la paroi (16) de l'embout (15) qui est engagé dans les encoches (22) des ailettes. 10) Lance suivant l1une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que le contour extérieur (C) des ailettes (20) a une forme d'arc d'ellipse (E) lui faisant épouser la paroi (16) de l'embout (15). 11) Lance suivant l'une quelconque des revendications î à 18, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison de chaque ailette (20) sur l'axe (A) de l'embout (15) est de l'ordre de 300. 12) Lance suivant l'use quelconque des revendications 1 à 11, caractérisee en ce que la rosace (18) est en tôle d'une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm. 13) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la hauteur (H) de l-'accrocheur est suffisamment grande, compte tenu de l'angle d.'in- clinaison des ailettes (20), pour que les projections axiales des ailettes (20) sur un plan perpendiculaire à l'axe (A) de l'embout (15) se chevauchent en vue d'éviter qu'une partie du mélange ne soit admise à échapper à 1'effet tourbil lonnaire des ailettes (20). 14) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 a 13 , caractérisée en ce que la hauteur (H) de laccro- cheur est prévue supérieure au rayon (R) de l'accrocheur. 15) Lance suivant la revendication 14, caractérisée en ce que la hauteur (H) de l'accrocheur est égaie au rayon (R) de l'accrocheur augmenté de 3 us0 16) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'a la partie périphérique de 11 accrocheur de flamme, la section des passages ménagés entre les ailettes (20) est comprise entre cinq et dix fois, et de préférence voisine de sept fois, la section occupée par les ailettes (20)o 17) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16S caractérisée an ce que la rosace (18) est réalisée par découpage d'un flan de tôle plan pour définir la partie centrale (19), les pattes (21) et les ailettes (20), et par vrillage des pattes (21) pour incliner les ailettes (20). 18) Lance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que l'accrocheur (17) comporte un ensemble de deux rosaces (18) dont les parties centrales (19) sont accolées et les ailettes (20) alternées. 19) Lance suivant la revendication 18, caractérisée en ce que les deux parties centrales (19) sont fixées l'une à l'autre par soudure