Brevet FR2545196A1 — publié le 19841102

Brûleur pour combustibles gazeux à systèmes d'allumage et de sécurité incorporés. La présente invention se rapporte d'une ma- nière générale aux brûleurs pour combustibles gazeux, notamment pour appareils de cuisson, équipés de dispo- sitifs d'allumage et de sécurité à l'extinction. L'invention concerne plus particulièrement un brûleur pour combustibles gazeux à systèmes d'alluma- ge et de sécurité incorporés, à flamme principale et à flamme pilote pour stabiliser celle-ci, comportant un corps de brûleur qui définit une chambre annulaire de répartition recevant le mélange gaz combustible-air primaire, des passages principaux étant formés dans le corps de brûleur pour alimenter la flamme principale en mélange combustible à partir de ladite chambre et des passages auxiliaires étant également formés dans le corps de brûleur pour alimenter la flamme pilote en mé- lange combustible à partir de la chambre; au moins une électrode d'allumage; un élément de sécurité; et un cha- peau de protection disposé sur le corps de brûleur. L'allumage des brûleurs peut être réalisé électriquement par des étincelles émises par une électro- de ou bougie d'allumage grace à un système piézoélectri- que ou électronique. Le dispositif de sécurité peut être consti- tué par un dispositif à dilatation (métallique, liquide ou vapeur), un dispositif produisant une force électro- motrice, comme par exemple un thermocouple, ou un dispo- sitif électronique utilisant par exemple une électrode de détection par ionisation. Ces divers dispositifs agissent directement, c'est-à-dire sans apport d'énergie extérieure, ou indi- rectement, c'est-à-dire avec apport d'énergie extérieure, au niveau de l'arrivée de gaz combustible au brûleur. Dans les dispositifs connus, les électrodes d'allumage, et les éléments de sécurité sont disposés à l'extérieur des brûleurs, à proximité des orifices de sortie des flammes, dans l'axe de ces dernières et à une distance déterminée des orifices. Lors des nettoyages d'un brûleur équipé de tels dispositifs, il tend à se produire une modification du positionnement d'origine Il se produit également fréquemment une détérioration et un encrassement des électrodes et éléments de sécurité par les produits de nettoyage ou par les débordements intempestifs des mets en cours de cuisson Les dispositifs d'allumage et de sécurité sont ainsi facilement perturbés dans leur fonc- tionnement ou même mis hors service. La présente invention vise précisément à re- médier aux inconvénients précités et à réaliser un brû- leur assurant une protection efficace des dispositifs d'allumage et de sécurité contre les risques d'endomma- gement ou de déréglage. Ces buts sont atteints grâce à un brûleur du genre défini en tête des présentes, caractérisé en ce que le corps de brûleur définit un puits central coaxial à la chambre de répartition, situé sous le cha- peau et débouchant à la partie inférieure du brûleur pour permettre l'arrivée d'air secondaire; en ce que des rainures radiales débouchant au moins localement dans la chambre de répartition sont formées dans la partie supérieure du corps de brûleur située sous le chapeau et en ce que l'électrode d'allumage et l'élément de sécu- rité sont disposés à l'intérieur du puits central sous le chapeau de protection. Grâce à la présence d'un puits central sur- monté d'un chapeau, les électrodes d'allumage et éléments de sécurité peuvent être protégés efficacement contre les agressions extérieures. Les orifices et rainures pratiqués dans la partie supérieure de la t te de brûleur permettent de réaliser l'allumage par électrode et la sécurité par thermocouple depuis l'intérieur du brûleur tout en ga- rantissant un interallumage. Divers aspects particuliers de l'invention sont énoncés ci-dessous. Les rainures radiales sont formées dans le corps de brûleur au voisinage de l'électrode d'allumage et de l'élément de sécurité. L'électrode d'allumage et l'élément de sécu- rité sont placés de façon diamétralement opposée à l'in- térieur du puits central. L'électrode d'allumage et l'élément de sécu- rité sont montés sur des brides du corps de brûleur qui forment des saillies à l'intérieur du puits central. Les rainures formées dans la partie supérieu- re du corps de br leur permettent une communication avec la chambre de répartition à l'aide de deux orifices for- mant un angle entre eux. Les rainures formées dans la partie supérieu- re du corps de brûleur sont évasées à la partie périphé- rique du corps de brûleur. Les rainures formées dans le corps de br - leur présentent une largeur comprise entre environ l et 4 mm. Le chapeau repose sur la tete de brûleur par des nervures délimitant entre elles des passages radiausu. Les passages radiaux ménagés entre les ner- vures sont de largeur constante ou sont légèrement ré- trécis vers la périphérie du chapeau O La hauteur des nervures est d'au moins envi- ron 4 mm. La configuration particulière de la surface inférieure du chapeau permet à la fois une meilleure diffusion des calories absorbées pendant le fonctionne- ment du brq Ieur et une aération plus importante au ni- veau des flammes, ce qui améliore la combustion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui fait sui- te d'un mode particulier de réalisation, donnée en ré- férence au dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un brûleur selon l'invention, la figure 2 est une vue en élévation du brûleur de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la pièce du corps de brûleur de la fi- gure 4, la figure 4 est une vue de dessus d'un corps de br leur selon l'invention, la figure 5 est une vue de dessous d'un chapeau de brûleur selon l'invention, et la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. On voit sur les figures 1 et 2 un brûleur conforme à l'invention, qui ne présente aucun disposi- tif d'allumage ou de sécurité situé à l'extérieur du corps de brûleur 100. Le corps de brûleur proprement dit est cons- titué de trois parties principales Une partie annulai- re inférieure 102 délimite une chambre de répartition pour le mélange gaz combustible-air primaire qui arrive par un conduit latéral 101 débouchant dans la chambre annulaire de répartition 20 La paroi annulaire inté- rieure de la chambre de répartition 20 délimite un es- pace libre 50 qui débouche à la partie inférieure du brûleur tout en étant isolé de l'intérieur de la cham- bre de répartition 20 Une partie intermédiaire 103 du corps de brûleur 100 isolée de la partie annulaire infér- rieure 102 par un joint 106 d'isolation thermique, et qui peut Etre constituée en plusieurs pièces 103, 103 ', délimite la paroi supérieure extérieure de la chambre de répartition 20 Les flammes principales et la flam- me pilote sont alimentées en mélange combustible à par- tir de la chambre de répartition 20 par des passages 22, 21 respectivement ménagés dans la partie intermé- diaire 103 du brûleur Le passage annulaire 21 d'ali- mentation de la flamme pilote peut être délimité par exemple par deux pièces distinctes 103, 103 ' de la par- tie intermédiaire du brûleur tandis que les passages 22 d'alimentation des flammes principales peuvent être formées à la surface supérieure externe de la pièce supérieure 103 ' de la partie intermédiaire 103, 103 '. Les passages 22 sont répartis uniformément sur toute la périphérie du brûleur La partie supérieure 104 du corps de brûleur 100 qui coopère avec la partie inter- médiaire 103, 103 ' pour définir les passages princi- paux 22 d'alimentation des flammes principales, présen- te la forme d'un manchon cylindrique muni d'une colle- rette 107 (Figq 3) Un chapeau de protection 105 repose sur la collerette 107 de la partie supérieure 104 du brûleur Selon l'invention, un puits central,vertical est ménagé à l'intérieur du brûleur sur toute la hauteur de celui-ci et ne se trouve obturé à sa partie supérieure que par le chapeau 105 Une électrode 10 et un élément de sécurité 15 sont disposés à l'int'é- rieur du puits central 50 et sont fixés sur des paires de brides 51,52 et53, 54 respectivement Pour chaque paire de brides, l'une 53,51 est solidaire de la partie supérieure 104 du corps de brûleur, l'autre 54, 52 est solidaire de la partie inférieure 102 du corps de brû- leur L'élément de sécurité 15 fixé sur la bride 54 par des écrous 13,:14, a sa partie active 16 (par exemple un thermo- couple située immédiatement sous le chapeau 105, au voisinage de la partie supérieure 104 De même, l'éleètrode 10 'présente s a p a r t i es a c t i v e i immédiatement sous le chapeau 105 au voisinage de la partie supérieure 104 Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, l'élément de sécurité 15 et l'électrode 10 sont disposés de façon diamétrale- ment opposée à l'intérieur du puits cylindrique 50 et sont parallèles à l'axe du brûleur L'électrode 10 et l'élément de sécurité 15 qui traversent les brides 51,52 et 53, 54 respectivement sont raccordés par des conducteurs 12, 17 respectivement aux dispositifs élec- triques classiques de commande du brûleur, non repré- sentés. On considérera maintenant plus particulière- ment les figures 1, 3 et 4 o l'on peut observer la pré- sence de rainures 41, 42 ménagées dans la face supérieu- re de la partie supérieure 104 du corps de brûleur 100. Les rainures radiales 42, 41 sont situées en regard des parties actives 11, 16 de l'électrode 10 et de l'élément de sécurité 15 respectivement Dans l'exemple représenté, les rainures 41, 42 sont ainsi alignées se- lon un diamètre de la collerette 107 Chaque rainure 41, 42 communique par un orifice 43, 45 respectivement avec l'espace annulaire 47 de distribution du mélange combustible aux passages principaux 22 d'alimentation des flammes principales Les orifices 43, 45 ont pour but de permettre un interallumage Des orifices supplé- mentaires 44, 46, dont les axes sont inclinés par exem- ple d'environ 50 à-60 par rapport à l'axe des premiers orifices 43, 45 respectivement, mettent en communica- tion avec l'espace annulaire 47 de distribution du mé- lange combustible aux passages principaux 22,des par- ties de rainure verticales 41 b, 42 b qui prolongent les parties de rainure horizontales 41 a, 42 a des rainures 41, 42 Les orifices 43, 45 contribuent également à permettre un interallumage. 2 545196 Les rainures 41, 42 peuvent présenter des configurations légèrement différentes de celles repré- sentées sur les figures, mais il est essentiel que cha- cune des rainures communique au moins localement, avec l'espace annulaire 47 de distribution du mélange combus- tible aux passages principaux 22 Chaque rainure 41,42 peut par exemple, présenter une largeur plus importante à sa partie supérieure et se prolonger par une fente plus étroite de communication avec l'espace annulaire 47 Il est avantageux que les rainures 41,42 soient légèrement évasées dans la zone o elles débouchent à la périphérie du corps de brûleur. A titre d'exemple, une rainure 41,42 confor- me au mode de réalisation des figures 1, 3 et 4 peut présenter une largeur de l'ordre de 2 à 2,5 mm et une profondeur de l'ordre de 1,2 à 1, 5 mm, les orifices 43, 44,45,46 pouvant avoir un diamètre voisin de la largeur des rainures. Avec une rainure prolongée sur toute sa lon- gueur par une fente, il est possible de réaliser par exemple sur une profondeur d'environ 1,2 à 2 mm une en- taille de 3 mm de largeur à partir de la surface supé- rieure de la collerette 107 puis de réaliser dans le reste de l'épaisseur de la collerette -107 une fente d'environ lmm de largeur. Si l'on considère les figures 1, 5 et 6, on voit que le chapeau de protection 105 repose sur la surface supérieure de la collerette 107 de la partie 104 par des saillies ou nervures planes 151 régulière- ment réparties à la périphérie de la face inférieure du chapeau 105 Des passages radiaux 152 de largeur sensiblement constante ou en légère augmentation vers l'extérieur sont réservés entre les nervures 151 Les passages 152 favorisent le passage de l'air secondaire. et ilairation des flammes tandis que les surfaces infé- rieures des nervures 151 en contact avec la tête du brûleur 104 participent à la diffusion des calories absorbées pendant le fonctionnement du br leur Les nervures 151 peuvent être par exemple au nombre de dou- ze et sont régulièrement réparties sur la partie péri- phérique de la face inférieure du chapeau 105 Les ner- vures 151 peuvent présenter une hauteur de l'ordre de 3 à 5 mm Des pions 153, par exemple trois pions régu- lièrement décalés de 120 , solidaires de la face infé- rieure du chapeau 105, sont engagés dans des logements correspondants 141 (figure 4) de la collerette 107 de la partie 104 pour positionner correctement le chapeau dur le corps de brûleur 100. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le chapeau 105 a un diamètre égal ou légèrement su- périeur au diamètre du corps de brûleur 100 au niveau de la flamme pilote. D'une manière générale, les rainures 41,42 et orifices 43 à 46 pratiqués dans la partie supérieure 104 de la tête de brûleur ont pour r 8 le de permettre la réalisation de l'allumage par électrode et de la sécuri- té par thermocouple depuis l'intérieur du brûleur Le diamètre des orifices 43 à 46, leur emplacement, et les caractéristiques dimensionnelles des rainures 41,42 sont adaptés pour assurer l'interallumage et la sécurité sur toute une plage déterminée d'utilisation du brûleur entre plein débit et débit réduit Les paramètres de ces éléments peuvent ainsi 9 tre adaptés à différentes conditions de fonctionnement On notera cependant que dans le mode particulier de réalisation décrit, les orifices 46, 44 sont essentiels pour entretenir une flamme résiduelle au voisinage des éléments 10 et 15 et assurer l'interallumage par la zone annulaire 47 tandis que les orifices 45, 43 n'ont qu'un r 8 le plus second daire. Le corps de brûleur tel que décrit précédem- ment est particulièrement aisé à fabriquer et peut être réalisé par exemple en aluminium Il s'adapte particu- lièrement bien à des tables de cuisson extra-plates. Le montage des électrodes et éléments de sécurité est également particulièrement simple. REVENDICATIONS 1 Brûleur pour combustibles gazeux à sys- tèmes d'allumage et de sécurité incorporés, à flamme principale et à flamme pilote disposée au voisinage de la flamme principale pour stabiliser celle-ci, compor- tant un corps de brûleur ( 100) qui définit une chambre annulaire ( 20) de répartition recevant le mélange gaz combustible-air primaire, des passages principaux ( 22) étant formés dans le corps de brûleur pour alimenter la flamme principale en mélange combustible à partir de ladite chambre ( 20) et des passages auxiliaires ( 21) étant également formés dans le corps du brûleur pour ali- menter la flamme pilote en mélange combustible à partir de la chambre ( 20); au moins une électrode d'allumage ( 10); un élément de sécurité ( 15); et un chapeau de pro- tection ( 105) disposé sur le corps de brûleur ( 100) - c a r a c t é r i S é en ce que le corps de brû- leur ( 100) définit un puits central ( 50) coaxial à la chambre de répartition ( 20), situé sous le chapeau ( 105) et débouchant à la partie inférieure du brûleur pour permettre l'arrivée d'air secondaire; en ce que des rai- nures radiales ( 41,42) débouchant au moins localement dans la chambre de répartition ( 20) sont formées dans la partie supérieure ( 104) du corps de brûleur ( 100) située sous le chapeau ( 105) et en ce que l'électrode d'allumage ( 10) et l'élément de sécurité ( 15) sont dis- posés à l'intérieur du puits central ( 50) sous le cha- peau de protection ( 105). 2 Brûl-eur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les rainures radiales ( 41,42) sont for- mées dans le corps de brûleur ( 100) au voisinage de l'électrode d'allumage ( 10) et de l'élément de sécurité ( 15). 3 Brûleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrode d'al- lumage ( 10) et l'élément de sécurité ( 15) sont placés 45196 1 1 de façon diamétralement opposée à l'intérieur du puits central ( 50). 4 Brûleur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en-ce que l'électrode d'al- lumage ( 10) et l'élément de sécurité ( 15) sont montés sur des brides ( 51 à 54) du corps du brûleur ( 100) qui forment des saillies à l'intérieur du puits central ( 50). Brûleur selon l'une quelconque des reven- idcations 1 à 4, caractérisé en ce que les rainures ( 41, 42) formées dans la partie supérieure ( 104) du corps de brûleur ( 100) permettent une communication avec la cham- bre de répartition ( 20) à l'aide de deux orifices ( 43, 44; 45,46) formant un angle entre eux. 6.Br leur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que les rainures ( 41, 42) formées dans la partie supérieure ( 104) du corps de brûleur sont évaséesà la partie périphérique du corps de brûleur. 7 Brûleur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les rainures ( 41, 42) formées dans le corps de brûleur présentent une lar- geur comprise entre environ 1 et 4 mm. 8 Brûleur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que le chapeau repo- se sur la tête de brûleur ( 104) par des nervures ( 151) délimitant entre elles des passages radiaux ( 152). 9 Brûleur selon la revendication 8, carac- térisé en ce que les passages radiaux ( 152) ménagés en- tre les nervures ( 151) sont de largeur constante ou sont légèrement rétrécis vers la périphériq du chapeau. Brûleur selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que la hauteur des nervures ( 151) est d'au moins environ 4 mm. 11 Brûleur selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 10, caractérisé en ce que le chapeau ( 105) est positionné sur le corps de brûleur à l'aide de trois pions ( 153).