Brevet FR2561754A1 — publié le 19850927

L'invention concerne une chambre de combustion pour appareils de chauffage fonctionnant au combustible liquide, formée d'une cavité de combustion à laquelle sont adjointes une première partie dans laquelle l'amenée d'air comburant s'effectue tangentiellement et une deuxième partie sur laquelle sont disposés latéralement, dans une tubulure le dispositif d'allumage, ainsi qu'un raccordement destiné à l'amenée de combustible s'effectuant en passant par une pompe doseuse, et l'aération de la bougie. On a besoin de chambres de combustion de ce genre pour des appareils de chauffage qui sont utilisés comme chauffages ménagers, par exemple, dans le cas d'emplacements de cuisson. Egalement dans le cas de chauffages de véhicu- le, indépendants du moteur, on utilise des chambres de combustion de cette espèce. Dans le cas de chauffages ména- gers, on connaît des brûleurs à pulvérisateur sous pression dont les puissances commencent à environ 20 kW. De plus petites puissances, jusqu'à 12 kW, sont fournies par un préchauffage à huile coûteux et des puissances notablement inférieures ne sont pas possibles. Or, précisément, des appareils de puissance relativement faible sont nécessai- res lorsqu'il s'agit, par exemple, d'un seul empiacement de cuisson. Dans les dispositions connues de chauffage de véhicule, il existe une possibilité de réglage de la puis- sance du brûleur entre "pleine puissance" et "arrêt", dans quelques chauffages de véhicule, entre "pleine puissance" et par exemple "1/3 de la puissance du brûleur". On ne con- naît pas actuellement de plus grande marge de réglage, bien qu'elle soit indiquée pour un chauffage de confort, y compris pour ne devoir allumer qu'une seule fois dans un intervalle de chauffage, tandis que dans les chauffages connus, au moyen d'une commande à thermostat, le réglage s'effectue par tout ou rien, ce qui conduit aussi à une consommation accrue de courant de la batterie du véhicule et peut conduire à une décharge prématurée de la batterie, d'autant plus que de tels chauffages fonctionnent, de pré- férence, à l'arrêt, c'est-à-dire quand le moteur est hors d'action. -2- Dans les appareils de chauffage de l'espèce indi- quée, l'amenée de combustible s'effectue au moyen d'une pompe doseuse commandée par impulsions. Au moyen d'un régulateur de fréquence et par l'intermédiaire d'un ther- mostat, on peut régler dans une certaine mesure la puissan- ce de l'appareil de chauffage en modifiant la fréquence de la pompe, par exemple dans une gamme de réglage comprise entre 1:4 et 1:8 environ. L'invention vise à fournir une chambre de combus- tion de l'espèce indiquée dont la constitution et la forme permettent de faire varier sa gamme de puissance de maniè- re à étendre notablement la marge de réglage de l'appareil de chauffage. Il faut en même temps que la chambre de com- bustion convienne aussi bien à l'installation avec axe vertical qu'avec axe horizontal. Ce problème est résolu par une chambre de combus- tion caractérisée par le fait que la première partie est séparée de la cavité de combustion par une plaque presen- tant une ouverture centrale de passage et est formée d'une partie tronconique avec prolongement cylindrique, la partie rétrécie de la partie tronconique étant tournée vers la cavité de combustion et étant munie d'une tubulure pour l'amenée tangentielle d'air comburant et la deuxième partie étant en forme de pot et étant reliée par son côté ouvert à la première partie et présentant une tubulure latérale, qu'en outre la tubulure latérale est conçue de manière-à loger la bougie d'allumage et présente un raccor- dement pour l'amenée de combustible, et qu'en outre, de la première partie à la tubulure latérale de la deuxième partie court un tuyau d'aération de la bougie et qu'enfin, dans la région du raccordement de la deuxième partie à la première partie est disposé un élément d'insertion simi- laire à un écran, situé à l'intérieur. Avec cette forme de la chambre de combustion selon l'invention, on indique une disposition qui permet un réglage de puissance sur à peu près toute la gamme de puissance. Cela résulte du fait que l'on peut faire varier aussi bien la-forme de flamme que la région dans laquelle, au sein de la chambre de combus- -3- tion, la combustion se produit. On peut ainsi arriver à ce que la combustion s'effectue seulement dans la deuxième partie de la chambre de combustion ou dans les deux parties ou dans toute la chambre de combustion et on obtient ainsi une possibilité de réglage. Pour pouvoir maintenir la combustion dans la deuxième partie et ainsi mettre en oeuvre le plus petit degré de puissance, il est apparu avantageux que l'élément d'insertion similaire à un écran présente une section en anneau circulaire, le bord extérieur étant coudé à peu près à 90 pour former un bord d'application et le bord inté- rieur étant coudé à peu près à 90 dans le sens opposé. Les grandeurs exactes de coude résultent de la situation d'installation. Pour le passage de la combustion de la deuxième à la première partie, le diamètre de l'ouverture de passa- ge a une importance. Il est apparu avantageux que le rap- port du diamètre intérieur au diamètre extérieur de l'élé- ment d'insertion similaire à un écran soit compris entre 1:1,2 et 1:4, de préférence de 1:2. Selon un développement de l'invention, pour protéger cet élément d'insertion contre la surchauffe, en dessous de l'élément d'insertion est disposé un disque de protection contre la surchauffe qui présente une section en anneau circulaire et est coudé à environ 90 à son bord intérieur pour former une bride d'application, ce disque de protection contre la surchauffe étant disposé, par sa bride d'application coudée, contre le bord intérieur coudé de l'élément d'insertion similaire à un écran, le disque en anneau circulaire étant disposé avec espacement relativement à l'élément d'insertion simi- laire à un écran et présentant un diamètre extérieur un peu plus petit que le diamètre intérieur de la deuxième partie. Pour la forme des gaz de combustion chauds ou de la flamme, sortant de la deuxième partie et arrivant dans la chambre de combustion par la première partie, l'harmonisa- tion des ouvertures de sortie est essentielle. Selon un développement de l'invention, la face de la plaque qui est tournée vers la cavité de combustion présente une surface -2561754 -4- qui monte à peu près du bord intérieur jusqu'à une partie horizontale du bord extérieur, formant une bride. Par suite, on peut régler la flamme d'une forme aplatie à une forme de jet. Il est apparu avantageux que l'angle d'incli- naison de la surface ascendante soit de 15 à 90 , de pré- férence de 20 . Pour le raccordement de la paroi de la chambre de combustion et éventuellement aussi, d'une part, de la chaleur, de préférence, à la suite de la surface ascendan- te de la plaque vient des deux côtés une partie d'allure plane et selon un développement, la plaque est conçue, en sa partie intérieure d'allure plane, de manière à loger un élément d'insertion directeur de flamme. La surface ascen- dante peut selon l'invention avoir une allure concave, ce qui conduit à une application particulièrement bonne des gaz de combustion ou de la flamme. Des aménagements avanta- geux de l'élément d'insertion directeur de flamme sont expliqués ci-après. Cet élément contribue notablement à la forme de la flamme. Sur les figures 1 à 4, un exemple d'exécution est représenté de façon simplifiée, les parties d'enveloppe qui ne font pas l'objet de l'invention étant omises. La figure 1 est une vue en coupe de la disposition de chambre de combustion; la figure 2 est un détail de la plaque entre la première partie et la cavité de combustion la figure 3 représente une variante de la figure 2, et la figure 4 montre une autre variante de la figure 2. Sur la figure 1 est représentée la chambre de com- bustion formée d'une cavité de combustion 1 présentant une première partie 2 et une deuxième partie 3. On n'a pas représenté la paroi de la cavité de combustion ni les moyens d'évacuation de gaz résiduaires et les éléments qui ne font pas l'objet de l'invention. La première partie 2 de la chambre de combustion est en forme de pot dans l'exemple d'exécution et présente à sa paroi latérale, -5- c'est-à-dire à son prolongement cylindrique, une tubulure latérale 5 pour le branchement de la bougie d'allumage 6. Le combustible est amené à la tubulure 5 en passant par le raccordement 7. Comme combustible, on envisage au choix le gazole ou l'essence. L'air nécessaire pour amorcer la com- bustion est amené par l'intermédiaire de l'aération de bougie 8. Cette aération de bougie s'effectue par un tuyau entre la tubulure latérale 5 et la deuxième partie 3. La deuxième partie 3 de la chambre de combustion est formée d'une partie tronconique 9 à laquelle se raccorde une partie cylindrique 10 et est reliée, par un assemblage à brides 11, 12, à la première partie 2 de la chambre de combustion. A la partie de plus petit diamètre de la partie tronconique 9 fait suite, en direction de la cavité de combustion 1, une plaque 13 présentant une ouverture cen- trale de passage 14. Tangentiellement à la deuxième partie 3 est disposée une tubulure 15 pour l'amenée d'air combu- rant. Dans la région du raccordement de la première partie 2 à la deuxième partie 3 est disposé un élément d'inser- tion 16 similaire à un écran qui présente un bord d'appli- cation 17 coudé en direction de la cavité de combustion 1 et un bord 18 coudé en sens opposé et sert à maintenir la combustion dans la première partie 2. A quelque distance de cet élément d'insertion 16, un disque de protection contre la surchauffe 19, muni d'une bride d'application 20, est disposé de telle sorte que ce disque 19 s'applique extérieurement par sa brique d'application 20 contre le bord intérieur 18 de l'élément d'insertion 16 et présente, vis-à-vis de la partie horizontale de l'élément d'insertion 16, un interstice d'air 21. Le diamètre extérieur du disque 19 est inférieur au diamètre intérieur de la première par- tie 2, de sorte que le disque 19 ne s'applique pas contre le prolongement cylindrique 4 de la partie 2. Par suite, ou obtient une protection contre la surchauffe. La plaque 13 présente, sur son côté tourné vers la cavité de combustion 1, une surface 25 qui monte à peu près du bord intérieur 22 jusqu'à une partie horizontale 23 du bord extérieur 24, qui forme une bride. La surface oblique 256 1754 - 6 - peut avoir une allure concave et, en outre, au bord intérieur 22 peut être formée une surface 26 également plane. Celle-ci sert,en particulier à loger un élément d'insertion directeur de flamme 29 qui forme une bride d'application 26. L'élément d'insertion directeur de flamme 28 peut, selon la forme de flamme désirée, être en forme de tronc de cône creux ou similaire à une buse. Des perfo- rations 27 disposées dans la plaque 13 servent à raccorder la paroi de la chambre de combustion, ou une chemise de chauffage et les éléments, à l'évacuation de gaz rési- duaires. Sur les figures 2 à 4 sont représentées à titre d'exemple des variantes de constitution de la plaque 13 et de l'élément d'insertion directeur de flamme 28. On obtient physiquement la possibilité de réglage de la chambre de combustion en faisant varier l'excès d'air. Avec la disposition selon l'invention, cela est possible avec un débit constant d'air comburant. Cela résulte du fait que la première partie 2 de la chambre de combustion est conçue sous forme de cavité d'allumage et de petite cavité de combustion et que la deuxième partie 3 joue le rôle de pré-chambre génératrice de rotation, avec zone de mélange par rotation. Le combustible est amené à la première partie 2 en passant par l'élément d'allumage 6 et plus précisément, par la tubulure 5 disposée latéra- lement. L'air comburant est amené en passant par l'amenée tangentielle d'air comburant 15 disposée sur la deuxième partie 3 et, en outre, il existe, comme liaison entre la deuxième partie 3 et la tubulure 5, l'aération de bougie 8, de sorte que l'air nécessaire à l'allumage et à la combustion est amené. L'air comburant, qui entre tangentiellement dans la deuxième partie 3, forme des tourbillons à l'intérieur de la partie 3, dans une zone de mélange par rotation 30, le long de la paroi 9 de la partie 3 il forme une couche limite appliquée contre cette paroi et qui constitue une protection contre le rayonnement, de sorte que l'on évite à la fois un refroidissement et aussi la formation de -7- dépôts de particules non brûlées. En passant par l'aération de bougie 8, de l'air comburant arrive à la pré-chambre de la tubulure 5, de sorte qu'il se produit une combustion. Un supplément d'air nécessaire à la combustion dans la première partie 2 est aspiré de la deuxième partie 3 de sorte qu'à la plus petite puissance, la combustion se dérou- le dans la première partie 2. Par suite, il s'effectue aussi un chauffage de l'air comburant qui se trouve dans la deuxiè- me partie 3 et par suite de la constitution selon l'inven- tion, le gaz comburant chaud ou l'air chaud arrive dans la cavité de combustion 1 et peut être retiré à la limite de celle-ci pour le chauffage de locaux ou de surfaces, par exemple, pour le chauffage d'une plaque de cuisson. Quand la quantité de combustible varie, la combustion pénètre de plus en plus dans la deuxième partie 3 et se produit fina- lement dans celle-ci, la flamme pouvant arriver jusqu'à la cavité de combustion 1, pour atteindre ainsi la puissance maximale. Par suite de la constitution de la plaque 8 et de l'harmonisation des ouvertures de sortie, ou de la géomé- trie de l'élément d'insertion directeur de flamme 28, la forme de la flamme ou du gaz de combustion sortant vers la cavité de combustion 1 peut être déterminée. Ainsi, dans le cas d'un chauffage ménager avec possibilité de cuisson, on désire une construction courte avec application de la chaleur à une surface, alors que dans l'utilisation comme appareil de chauffage de véhicule par exemple, on désire une application sous forme de jet. Un autre avantage est encore que l'on peut faire fonctionner la disposition selon l'invention aussi bien avec axe vertical qu'horizontal. Le réglage peut s'effectuer de façon discontinue ou continue, par la variation de la quantité de combustible, l'amenée de combustible est effec- tuée par une pompe doseuse connue et dépend donc dans une large mesure de la viscosité. Un réglage supplémentaire à de très petites puissances-est possible par diminution de la quantité d'air comburant, de sorte que dans l'ensemble il existe une large gamme de réglage. - 8 -RE V E N D ICATIONS- 1. Chambre de combustion pour appareils de chauf- fage fonctionnant au combustible liquide, formée d'une cavité de combustion à laquelle sont adjointes une première partie dans laquelle l'amenée d'air comburant s'effectue tangentiellement et une deuxième partie sur laquelle sont disposés latéralement, dans une tubulure le dispositif d'allumage, ainsi qu'un raccordement destiné à l'amenée de combustible s'effectuant en passant par une pompe doseuse, et l'aération de la bougie, chambre caractérisé en ce que la première partie (2) est séparée de la cavité de combus- tion (1) par une plaque (13) présentant une ouverture cen- trale de passage (14) et est formée d'une partie tronconi- que (9) avec prolongement cylindrique (4), la partie rétré- cie de la partie tronconique (9) étant tournée vers la ca- vité de combustion (1) et étant munie d'une tubulure (15) pour l'amenée tangentielle d'air comburant et la deuxième partie étant en forme de pot et étant reliée par son côté ouvert à la première partie (2) et présentant une tubulure latérale (5), en ce qu'en outre la tubulure latérale (5) est conçue de manière à loger la bougie d'allumage (6) et présente un raccordement (7) pour l'amenée de combus- tible, et en ce qu'en outre, de la première partie (2) à la tubulure latérale (5)-de la deuxième partie (3) court un tuyau (8) d'aération de la bougie et qu'enfin, dans la région du raccordement de la deuxième partie (3) à la première partie (2) est disposé un élément d'insertion (16) similaire à un écran. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'insertion similaire à un écran (16) présente une section en anneau circulaire, le bord extérieur étant coudé à peu près à 90 pour former un bord d'application (17) et le bord intérieur (18) étant coudé à peu près à 90 dans le sens opposé. 3. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rap- port du diamètre intérieur au diamètre extérieur de l'élé- ment d'insertion similaire à un écran (16) est compris - 9 -- entre 1:1,2 et 1:4, de préférence de 1:2. 4. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'en dessous de l'élément d'insertion similaire à un écran (16) est disposé un disque de protection contre la surchauffe (19) qui présente une section en anneau circulaire et est coudé à environ 90 à son bord inférieur pour former une bride d'application (20), et en ce que ce disque de protection contre la surchauffe (19) est disposé, par sa bride d'ap- plication coudée (20), contre le bord intérieur coudé de l'élément d'insertion similaire à un écran (16), le disque en anneau circulaire étant disposé avec espacement relati- vement à l'élément d'insertion similaire à un écran (16) et présentant un diamètre extérieur un peu plus petit que le diamètre intérieur de la deuxième partie (3). 5. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la face de la plaque (13) qui est tournée vers la cavité de combus- tion (1) présente une surface (25) qui monte à peu près du bord intérieur (22) jusqu'à une partie horizontale (23) du bord extérieur (24), formant une bride. 6. Chambre de combustion selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison (O) de la surface ascendante (25) est de 15 à 90 , de préférence de 20 . 7. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce qu'à la suite de la surface ascendante (25) de la plaque (13) vient des deux côtés une partie d'allure plane (26). 8. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la surface ascendante a une allure concave. 9. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la plaque (13), en sa partie intérieure d'allure plane (26), est conçue pour loger un élément d'insertion directeur de flamme (28). 10. Chambre de combustion selon l'une quelconque - 10 - des revendicatior 1 à 9, caractérisée en ce que l'élément d'insertion directeur de flamme (28) est formé d'un corps cylindrique creux formant une bride d'application (29). 11. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'élément d'insertion directeur de flamme (28) est formé d'un corps à peu près tronconique creux. 12. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la tubu- lure latérale (5) de la deuxième partie (3) est disposée sous un angle de 30 à 90 , de préférence de 75 , relative- ment à l'axe longitudinal du brûleur.