Brevet FR2578029A1 — publié le 19860829

L'invention concerne une lance de chalumeau de brasage à mélange air-gaz comportant un Injecteur de gaz débouchant dans une chambre de mélange munie d'ouvertures d'arrivée d'air réglables, éventuellement la chambre de mélange étant prolongée par un tube mélangeur portant à l'extrémité voisine de la sortie de la chambre de mélange, de préférence un venturi et, à son autre extrémité, une chambre de combustion, un diffuseur de mélange séparant le tube de mélange de la chambre de combustion. On connatt des brûleurs gaz-air dans lesquels un diffuseur de mélange est conçu de manière que le mélange qui le traverse forme un tourbillon dans la chambre de combustion, le.tourbillon se propageant jusque dans la région de la flamme. te parcours du mélange est donc augmenté et permet à la fois un meilleur mélange et un temps de séjour plus long dans la flamme. Ceci améliore par conséquent la combustion avec pour résultat une puissance calorifique plus importante dans une gamme plus étendue des rapports air-gaz. le brevet français No 1 518 104 décrit un brûleur de ce type dans lequel le diffuseur est formé d'un moyeu autour duquel s'enroulent en spirale des éléments profilés servant à produire un tourbillon dans le mélange áir-combustible. te brevet des BUA No 4 015 395 montre le meme diffuseur appliqué à un chalumeau de brasage L'avantage consiste à obtenir par rapport au brûleur à diffuseur classique, une chauffe par enveloppement des pièces cylindriques évitant ainsi la rotation de la pièce autour de son axe pour obtenir une chauffe homogène. En effet, lorsque l'on désire chauffer un corps cylindrique tel qu'un tube, il est nécessaire avec un chalumeau doté dtun diffuseur classique de faire subir à celui-ci des mouvements de rotation autour de son axe pour présenter successivement toute la surface devant la flamme du chalumeau ou du brûleur. Si l'on ne prend pas cette nrécaution, seule la surface atteinte est chauffée car la flamme se sépare et quitte la surface approxinativement tangentiellement. Toutefois, il est à remarquer qu'avec les diffuseurs tourbillonnaires connus, l'accrochage de la flamme est très précaire lorsque l'on désire mettre le chalumeau en veilleuse. l'invention se propose de réaliser une lance de chalumeau comportant un diffuseur dont les caractéristiques permettent pour un même débit de gaz d'augmenter le diamètre ces pièces cylindriques chauffées tout en fournissant un meilleur accrochage de la flamme en veilleuse. les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut etre réalisée. la figure 1 représente, en coupe, une lance de chalumeau selon ltinvention. La figure 2 est une vue de ctté d'un diffuseur selon l'invention. La figure 3 est une vue de face du diffuseur de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe selon IV IV du diffuseur de la figure 3. la figure 5 montre schématiquement le perçage d'un trou du diffuseur. La figure 6 est une vue en coupe de l'extrémité d'un chalumeau selon l'art antérieur. La figure 7 est une vue en coupe de l'extrémité d'un chalumeau selon l'invention. Dans les explications suivantes, les termes amont et aval sont déterminés par rapport au sens d'écoulement du gaz ou du mélange air-gaz. La figure 1 représente, vue en coupe, une lance de chalumeau air-gaz. La lance est vissée par l'intermédiaire d'une bague raccord 1 sur une poignée (non représentée) comportant un robinet d'admission du gaz. Cette poignée peut être reliée par un tuyau à la source de gaz. De manière connue, la lance comporte un injecteur 2 qui débouche dans la chambre de mélange 3. La chambre de mélange est percée d'ouvertures d'admission d'air 4 qui dans la figure sont diamétralement opposées et qui peuvent entre obturées de manière réglable par une bague d'air 5. Un venturi 6, placé en aval du gicleur et des ouvertures de la chambre de mélange améliore l'aspiration de l'air. te mélange gaz-air se parfait dans le tube de mélange 7 avant d'atteindre le diffuseur 8 disposé classiquement à l'entrée de la chambre de combustion 9. De manière connue la chambre de combustion a une aire supérieure à l'aire du tube de mélange 7. Cette augmentation de section est nécessaire pour obtenir la formation d'un régime tourbillonnaire- élargi. Selon une caractéristique de ltinventions le diffuseur représenté sur les figures 2 à 4, est constitué s d'uncorps central 10 formé de deux parties cylindriques coaxiales 11 et 12 de diamètre différent, et dont le raccordement forme un épaulement 13; d'une partie tronconique amont 14 et éventuellement d'une partie cylindrique aval 15. la partie cylindrique amont il présente un diamètre approximativement égal au diamètre intérieur de l'entrée cylindrique 16 de la chambre 'de combustion 9 tandis que la partie aval 12 a un diamètre inférieur qui laisse un espace annulaire 17 entre elle et la paroi de la chambre. le corps central 10 est percé à sa périphérie d'au moins 5 trous (sur le modèle présenté 6 trous 18) dont les axes sont déviés radialement et axialement par rapport à l'axe dudit corps. La figure schématique 5 montre, fortement exagérée, la déviation axialeq d'un des trous 18. L'axe XXX du trou s'appuie sur les directrices A et B d'un tronc de cône dont le sommet est en amont par rapport au sens d'écoulement du mélange gazeux. La déviation radiale est égale à l'angle o formé entre la projection d'un rayons 0 ou an, '0' de l'une des directrices A ou B sur le plan contenant l'autre directrice B ou A, et le rayon #'0' ouS0de ladite autre directrice 3 ou A.L'extrémité des rayons est définie sur chacune des directrices A et B par les intersections 00' de l'axe XX' du trou 18 avec respectivement lesdites directrices A, 3. La déviation axiale est choisie de manière que les trous débouchant dans la face aval 19 du corps central forment des encoches 20 à l'extrémité aval de la surface latérale de la partie cylindrique 12 de plus petit diamètre. Pratiquement la déviation axiale des trous est définie entre la périphérie de la grande base de la partie tronconique amont 14 et la périphérie de la partie cylindrique aval 15, les trous étant percés de manière à être tangents auxdites périphéries. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre de combustion est formée de deux parties tubulaires cylindriques 16 et 21 de diamètre différent, raccordées par une partie tronconique 22. La partie amont 16 qui loge le diffuseur 8 est d'un diamètre inférieur à celui de la partie aval 21.dans laquelle se forme la flamme, Le diffuseur 8 peut être maintenu dans la partie amont 16 par sertissage, le bourrelet de sertissage 23 s'appuyant contre l'épaulement 13 du corps central 10 en respectant l'espace annulaire 17 entre la partie cyljndrjque aval 12 du diffuseur et la paroi de la partie tubulaire 16 de la chambre de combustion. le mode de fonctionnement du chalumeau équipé de la lance selon l'invention est le suivant te gaz sous pression est injecté dans la chambre de mélange 3 par l'injecteur 2. A son passage dans la chambre il entraSne l'air admis par les ouvertures 4 dans le venturi 6 et le tube de mélange 7, où le mélange gaz-air se parfait avant son arrivée dans la partie tronconique 24 raccordant le tube de mélange à la chambre de combustion et plus particulièrement à la partie cylindrique 16 dans laquelle est logé le diffuseur 8. le mélange gaz-air est dirigé vers les trous 18 par le déflecteur formé par la partie tronconique 14. le mélange gazeux se trouve séparé dans le diffuseur sous forme de jets inclinés radialement et axialement sur l'axe de la chambre de combustion et qui progressent en tournant autour dudit axe La combustion conmence au niveau de la face 19 du diffuseur. La variation de section de la chambre produit un ralentissement du mélange gazeux qui en combinaison avec la direction des jets sortant du diffuseur permet une augmentation du diamètre de la flamme utile en sortie de la chambre tout en conservant l'avantage des dards tourbillonnants. L'espace 17, prévu entre la partie de plus petit diamètre 12 du diffuseur 8, et la partie 6 de plus petit diantre ue la chambre ae combustion G coopère avec les chancrures 20 ou diffuseur pour former un accroche flamme aui permet de passer du régime chauffe & régime veilleuse sans risque d'extinction de la flamme les figures 6 et 7 montrent le comportement particulier de la flamine obtenue par une lance conforme à l'invention. La figure 6 montre la flamme et son comportement obtenus avec un diffuseur 25 comportant des canaux 26 inclinés radialement et une chambre de combustion avec une aire constante. La flamme a un diamètre utile à ltextrémité des pointes de flammes tourbillonnantes correspondant à une fois et demie le diamètre de la chambre de combustion au niveau du diffuseur. La figure 7 qui correspond à une lance selon l'invention montre toutes conditions égales, un élargissement de la flamme utile à la sortie de la chambre de combustion et à l'extrémité des pointes de flammes tourbillonnantes correspondant à deux fois le diamètre de la chambre de combustion au niveau du diffuseur. Selon des exemples de réalisation : La déviation radiales des trous dans le diffuseur est de l'ordre de 300, la déviation axiale est comprise entre 10 et 200. Dans l'exemple de réalisation représenté, le diffuseur a un corps central d'environ 12 mm et un diamètre maximum de 17 mm. L'espace 17 compris entre la paroi de la chambre de combustion et la partie 12 de petit diamètre du diffuseur est d'environ 0, 5 mm. le diffuseur est percé de 6 trous d'environ 4 min de diamètre. REVs"ïDICATIoeS 1. lance de chalumeau de brasage à mélange air-gaz comportant un injecteur de gaz débouchant dans une chambre de mélange munie d'ouvertures d'admission d'air, la chambre de mélange éventuellement étant prolongée/par un tube mélangeur qui, à son autre extrémité, comporte une chambre de combustion, un diffuseur de mélange séparant le tube de mélange de la chambre de combustion, caractérisée en ce que le diffuseur de mélange (8) est constitué d'un corps central (10) formé de deux parties cylindriques coaxiales (ii, 12) de diamètre différent, raccordées selon un épaulement (13) et d'une partie tronconique amont (14), la partie cylindrique (ii) disposée en amont à un diamètre inférieur au diamètre intérieur de la chambre de combustion (9) située en aval et la partie cylindrique (12)aval à un diamètre inférieur au diamètre intérieur de la chambre de combustion (9); le corps central (10) comporte à sa périphérie des trous (18) dont les axes sont déviés radialement et axialement par rapport à l'axe dudit corps, les axes des trous s'appuyant sur les directrices (A, B) d'un tronc de cône dont le sommet est en amont, lesdits trous formant des encoches (20) à l'extrémité aval de la surface latérale de la partie cylindrique de diamètre inférieur (12). 2. lance selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de combustion (9) est formée de deux parties tubulaires cylindriques (16, 21) amont et aval, la partie amont (16) qui loge le diffuseur est d'un diamètre inférieur à celui de la partie aval (21), lesdites deux parties étant raccordées par une partie tronconique (22). 3. lance selon lune des revendications précédentes, caractérisée en ce que la déviation radiale des trous cylindriques (18) est de l'ordre, de 300 et en ce que la déviation axiale est comprise approximativement entre 10 et 200. 4. lance selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps central comporte au moins cinq trous.