Brevet FR2559877A1 — publié le 19850823

Les brûleurs radiants ou brûleurs à énergie de rayonnement utilisent un organe de combustion qui est perméa- ble au combustible gazeux, et le combustible est brûlé se- lon un type de combustion sans flamme, sur la surface ex- térieure de l'organe de combustion en émettant principale- ment une énergie de rayonnement. Dans les brûleurs de ce ty- pe, il est important de régler la porosité et la contre-pres- sion de l'organe de combustion afin d'obtenir le rendement correct de combustion et de réduire au minimum la possibili- té d'un "retour de flamme" ou le décollement de la flamme par rapport à la surface du brûleur. Autrefois, une forme d'un organe de combustion radiant était constituée par un tamis intérieur métallique recouvert par une couche de fibres céramiques courtes, dis- posées de façon aléatoire. Des organes de combustion de ce type étaient fabriqués par immersion du tamis dans une cuve de moulage contenant une boue liquide des fibres céramiques, puis formation d'une dépression à travers le tamis de telle sorte que les fibres se déposent sous la forme d'une couche sur ce dernier. La couche résultante, formée au moyen de la dépression, de fibres céramiques est fragile et est forte- ment sujette à s'endommager pendant son expédition et sa manipulation. En cours d'utilisation, les fibres courtes si- tuées dans la couche formée par dépression tendent, avec le temps,à se dissocier, ce qui a pour effet que l'organe de combustion possède une porosité non uniforme, ce qui ré- duit le rendement de combustion et la durée de vie utile du brûleur. En outre si le revêtement fibreux formé au moyen de la dépression se détache, et ce par suite d'un endomma- gement ou pendant l'utilisation, il peut en résulter une interruption de fonctionnement, lors de laquelle un détec- teur de flamme arrête le système par suite d'une modifica- tion importante dans l'allure de la combustion. Bien qu'une interruption ne constitue pas une situation dangereuse, c'est un problème ennuyeux. Afin de protéger le revêtement fragile formé sous dépression, des tentatives ont été effectuées par le passé en vue d'envelopper l'organe de combustion par un manchon extérieur deprotection, tel que décrit dans les brevets déposés aux Etats Unis d'Amérique, N 3.275.497 et 3.176.156. Cependant l'utilisation d'un tamis extérieur protecteur réduit de façon substantielle le rendement de l'opération de chauffage par rayonnement et entraîne une dépense supplémentaire inutile. La présente invention concerne un brûleur radiant comportant un organe de combustion perfectionné. Dans sa forme préférée, cet organe de combustion comprend un tamis ou support métallique de forme générale cylindrique, et un manchon entissu tissé formé par des fibres céramiques conti- nues et disposé autour du tamis. Les extrémités du man- chon sont fixées au support métallique, tandis que la par- tie centrale du manchon est exempte de toute fixation. En cours d'utilisation, un ventilateur envoie un mélange ga- zeux combustible à l'intérieur du support cylindrique et le mélange sort en passant à travers le support et le tis- su, o il brûle à la surface extérieure du tissu en émet- tant essentiellement une forme d'énergie de rayonnement. Etant donné que le tissu céramique tissé est sou- ple et non cassant, l'organe de combustion possède une durée de vie extrêmement longue et peut être manipulé sans subir d'endommagements. Etant donné que le tissu est composé par des fi- bres continues, il n'existe aucune perte du contenu fibreux pendant l'utilisation, ce qui entraîne un accroissement de la durée de vie utile. De même la porosité du tissu reste essentiellement la même pendant le fonctionnement, ce qui fournit une combustion plus uniforme. Le tissu tissé est disponible en différents ca- libres, ce qui permet d'obtenir la porosité désirée en fonc- tion de l'application ou de l'utilisation particulière. Etant donné que le tissu tissé est fixé sur le support métallique, non pas sur toute sa longueur mais uni- quement au niveau de ses extrémités, la différence entre les coefficients de dilatation du tissu et du tamis métalli- que n'est pas un facteur limitant la durée de vie. Le tis- su peut compenser la dilatation plus importante du tamis à des températures élevées. Ceci est un perfectionnement subs- tantiel par rapport à une couche céramique formée par dé- pression et qui est fixée sur toute sa longueur au tamis métallique de support. Dans le système indiqué en dernier lieu, en raison de la différence des coefficients de di- latation thermiques des deux-matériaux, il peut s'établir des contraintes dans le revêtement formé par dépression, ce qui entraîne une fissuration et une rupture du revêtement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prises en référence aux dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale de l'organe de combustion prévu pour un dispositif de chauf- fage à énergie rayonnante, dont certaines parties sont re- présentées en coupe; la figure 2 est une coupe transversale prise suivant la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 est une vue partielle à plus grande échelle montrant le raccordement du manchon en tissu au support métallique. La figure 1 représente un organe de combustion I devant être utilisé dans un breleur radiant ou à énergie de rayonnement. L'organe de combustion comporte une bride de fixation 2 qui peut être raccordée à une structure de support ou à un carter approprié et est fixée à la cana- lisation d'entrée 3. Un support perforé ou un tamis métal- lique de forme générale cylindrique 4 est fixé autour de la canalisation 3 et s'étend vers l'extérieur à partir de la bride de montage 2. L'organe de fermeture d'extrémité est fixé dans l'extrémité extérieure du tamis cylindri- que 4 de manière à obturer l'extrémité extérieure. Conformément à l'invention, un manchon 6 en tis- su tissé est disposé autour du tamis 4. Le manchon 6 est constitué par des fibres céramiques continues aptes à résis- ter à des températures dépassant 982 C. A titre d'exem- ple, le manchon 6 peut être formé par un tissage de fibres céramique vendu sous l'appellatiaacommerciale Nextel (so- ciété 3M Company), qui sont des fibres continues d'oxydes métalliques polycristallins, les oxydes métalliques étant constitués, selon des pourcentages en poids, de 62 % d'oxy- de d'aluminium, de 14 % d'oxyde de bore et de 24 % de bi- oxyde de silicium. Les extrémités du manchon 6 sont raccordées au tamis 4 par des ensembles de raccordement repérés par 7. Chaque ensemble de raccordement 7 comprend une bande mé- tallique classique 8 qui est située à l'intérieur d'un man- chon annulaire formé d'un tissu céramique 9. Le manchon 9 peut être constitué par le même matériau que le manchon 6. Le manchon annulaire 9 comporte une ouverture et l'extrémité libre de la bande de fixation 8 s'étend à tra- vers l'ouverture. Une fois que la bande de fixation 8 est fermement serrée sur le manchon 6, l'extrémité saillante de la bande de fixation peut être coupée à l'emplacement de l'ouverture ménagée dans le manchon 9, de sorte que l'ex- trémité de la bande de fixation n'est pas à nu. Ce type d'ensemble de raccordement 7 supprime le contact direct en- tre la bande de fixation métallique 8 et le manchon en tis- su 6 et par conséquent réduit l'usure du manchon 6 lorsque le tamis et le manchon se dilatent en cours d'utilisation. En outre la couche extérieure du manchon annulaire 9 pro- tège la bande de fixation métallique 8 contre les tempéra- tures élevées produites pendant l'utilisation du brûleur. Comme cela est mieux visible sur la figure 3, l'ensemble de raccordement 7 fixé sur l'extrémité extérieu- re du tamis 4, au voisinage de l'organe de fermeture d'extrémité 5, est disposé à l'intérieur d'une rainure 10 ménagée dans le tamis 4. Le mélange combustible gazeux, qui peut être un mélange d'un gaz, tel qu'un gaz naturel, du propane ou analogue, et de l'air, est introduit à l'intérieur du ta- mis 4 par l'intermédiaire de la canalisation d'entrée 3 au moyen d'un ventilateur qui applique la pression néces- saire pour refouler le mélange combustible gazeux à travers le manchon en tissu 6. Le combustible est allumé au niveau de la surfa- ce extérieure du manchon 6 au moyen d'un dispositif d'allu- mage standard 11. Il en résulte une combustion du type sans flamme au niveau de la surface extérieure du manchon en tissu tissé 6, qui provoque essentiellement l'émission d'une énergie de rayonnement. Le brûleur radiant conforme à l'invention peut être utilisé dans une variété étendue d'applications, comme par exemple dans des dispositifs de chauffage de locaux, des fours, des chauffe-eau et analogues. Lorsqu'il est utilisé avec un chauffe-eau, le brûleur radiant devrait être renfermé à l'intérieur d'une chambre de chauffe de ma- nière qu'il ne soit pas en contact direct avec l'eau devant être chauffée. Le tissu céramique, qui est unmatériau souple, fournit un organe de combustion extrêmement durable, qui élimine les problèmes rencontrés avec les organes de combus- tion formes au moyen d'une dépression, tels qu'utilisés par le passe. Comme avantage supplémentaire, le tissu formé de fibres continues supprime la perte de teneur en fibres en cours d'utilisation avec pour résultat que la porosité du tissu sera maintenue essentiellement uniforme pendant la durée d'utilisation. Etant donné que le manchon est fixé uniquement au support métallique au niveau de ses extrémités, le sup- port ou le tamis métallique peut se déplacer ou se dilater par rapport au tissu, lorsqu'il est soumis à des tempéra- tures élevées. C'est une amélioration substantielle par rapport à l'élément fibreux réalisé à l'aide d'une dépres- sion et dans lequel la couche fibreuse est fixée sur toute sa longueur au support. Par suite de la différence subs- tantielle entre les coefficients de dilatation thermique du matériau fibreux céramique et du support métallique sous-jacent dans l'élément formé au moyen d'une dépression, les contraintes s'établissent dans le revêtement fibreux, ce qui peut entrainer une fissuration et une rupture finale. REVENDICATIONS 1. Brûleur radiant caractérisé en ce qu'il comporte un organe de combustion (1) comportant un sup- port métallique poreux (4) possédant une surface intérieu- re et une surface extérieure, un tissu tissé (6) situé sur la surface extérieure dudit support et constitué essen- tiellement de fibres céramique continues, des moyens de raccordement (7) servant à fixer des parties d'extrémi- té du tissu, dont la partie centrale est exempte de toute fixation audit support, à ce dernier, des moyens d'alimen- tation incluant un ventilateur destiné à envoyer un com- bustible gazeux à travers ledit support (4) et ledit tis- s' (6), et des moyens (11) d'allumage du combustible, disposes au voisinage de la surface extérieure du tissu de manière à allumer ledit combustible. 2. Brûleur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que ledit support métallique (4) est de forme gé- nérale cylindrique et que ledit tissu (6) est un manchon cylindrique disposé autour dudit support. 3. Brûleur selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que lesdits moyens de raccordement (7) comprennent un organe de raccordement annulaire reliant chaque extrémi- té dudit manchon (6) audit support (4). 4. Brûleur selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que ledit organe de raccordement (7) est métalli- que et est entouré par un manchon annulaire constitué par un tissu céramique tissé. 5. Brûleur radiant caractérisé en ce au' il com- porte un organe de combustion (1} comportant un support métallique perforé (4) de forme générale cylindrique com- portant une extrémité intérieure et une extrémité extérieu- re, et uncouvercle obturant l'extrémité extérieure dudit support, un manchon en tissu tissé souple (6) constitué essentiellement par des fibres céramiques continues dispo- sées sur la surface extérieure dudit support (4) et s'é- 255987 7 tendant essentiellement sur toute la longueur de ce dernier, des moyens de raccordement (7) servant à fixer les extrémi- tés dudit manchon, dont la partie située entre lesdits moyens de raccordement (7) est exempte de toute fixation audit support, à ce dernier, des moyens d'alimentation com- muniuant avec l'extrémité intérieure dudit support (4) et incluant un ventilateur servant à envoyer un mélange de combustible gazeux à l'intérieur dudit support, ce mélange combustible sortant à travers ledit support (4) et à travers ledit manchon en tissu (6), et des moyens (11) d'allumage du combustible, disposés au voisinage de la surface exté- rieure dudit manchon de manière à allumer ledit combusti- ble. 6. Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement (7) comprennent un organe de raccordement de forme annulaire (9) et une couche de matériau céramique tissé disposée entre chaque organe de raccordement et ledit manchon.