Brevet FR2576670A1 — publié le 19860801

Brûleur à gaz de type plat, notamment pour appareils ména- gers, agencé pour utiliser différents gaz. La présente invention concerne des perfection- nements apportés aux brûleurs de type plat, notamment pour 5 appareil ménager, comportant un corps de brûleur muni d'un passage d'amenée de gaz axial, vertical, cylindrique et abritant un injecteur de gaz, et un chapeau coiffant le corps de brûleur et reposant sur celui-ci par l'intermé- diaire d'une couronne annulaire munie d'orifices de flammes 10 répartis circonférentiellement, la surface annulaire du corps de brûleur bordant le débouché du passage d'amenée du mélan- ge gazeux et la surface en regard du chapeau étant tronconiques pour définir un système convergent-divergent annulaire s'étendant approximativement transversalement au jet gazeux, !5 le corps de brûleur et la couronne annulaire définissant, en outre, entre leurs faces en regard, une chambre annulaire de décompression sise entre le susdit système convergentdivergent et les orifices de flammes. Les brûleurs à gaz, en particulier ceux utilisés 20 dans les appareils ménagers, sont équipés d'un injecteur suivi d'un système convergent-divergent (Venturi)qui, de facon traditionnelle, est de type tubulaire et est disposé dans le conduit d'amenée du gaz au brûleur. Un tel agencement se révèle relativement encombrant aussi bien verticalement qu'horizontalement. 25 Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà pro- posé de reporter le dispositif convergent-divergent à l'in- térieur du brûleur proprement dit et d'agencer le brûleur de façon telle que le divergent qu'il comporte se présente transversalement au jet gazeux venant de l'injecteur, et 30 en particulier transversalement autour de l'axe de ce jet. Notamment, dans un brûleur à chapeau pour flamme en cou- ronne, le divergent est ménagé sous le chapeau et est dé- limité par des surfaces coniques en regard ménagées sur le chapeau et sur le corps, supportant celui-ci, par lequel arrive le mélange gazeux injecté. 2 De tels brûleurs déjà connus présentent toutefois l'inconvénient de ne pouvoir être utilisés qu'avec un seul type de gaz, dans les conditions prévues par les normes. L'invention a essentiellement pour objet de per5 fectionner les brûleurs plats de ce type de qu'ils soient aptes à fonctionner avec tous les types de gaz couramment utilisés dans le domaine ménager (gaz de la première famille dit gaz de ville ; gaz de la deuxième fa- mille dit gaz naturel ; gaz de la troisième famille dit 10 gaz de pétrole liquéfié ; gaz de substitution dit gaz air butane ou air propane). A ces fins, un brûleur de type plat agencé con- formément à l'invention se caractérise en ce que : a) le diamètre (DE) du passage d'amenée du mélange gazeux 15 est déterminé par : E c 3 o K3 est un coefficient compris sensiblement entre 1,10 et 1,34 (respectivement pour des puissances de brûleur supé- rieures à 0,6 kw) et déterminé pour chaque valeur de D c 20 par l'abaque de la fig. 4, et Dc est le diamètreéquivalent au diamètre du venturi du système convergent-divergent annulaire, détermi- né par Dc= Di'K4 avec D.= diamètre (en mm) de l'injecteur pour gaz butane, i 25 et K4 = coefficient compris sensiblement entre environ 12,5 et 22 déterminé pour chaque valeur de D. par l'abaque de la i fig. 3, b) l'angle (a) formé par les surfaces tronconiques (10,11) en regard délimitant le système converqent-divergent annu- 30 laire est compris entre environ 3 et 80, c) la longueur (LD) du.diverqent est déterminé par ' D1 - DE LD = -(1E+ 1c) o : D1 = diamtre extrieur de la curonne o D1 =diamètre extérieur de la couronne 257667( -3- 1E = épaisseur de la couronne 1 = épaisseur de la chambre de détente, d) et des moyens mécaniques d'ajustement pour chaque type de gaz utilisable dans le brûleur, de l'équivalent du dia- 5 mètre du Venturi Dc du système convergent-divergent annulaire. Dans un mode de réalisation préféré, la hauteur h de l'étranglement annulaire du système convergent-divergent annulaire est d'environ 2,3 mm et, avantageusement, l'angle (a) entre les surfaces tronconiques délimitant le système 10 convergent-divergent est d'environ 6 . Pour faciliter l'écoulement du mélange inflammable, il est souhaitable que le système convergent-divergent annulaire soit situé approximativement au niveau des orifices de flammes. 15 Dans un mode de réalisation particulièrement inté- ressant pour la simplicité de l'adaptation de l'équivalent du diamètre du Venturi Dc au type de gaz utilisé, les moyens mécaniques d'ajustement susmentionnés comprennent une bague de réglage constituée sous forme d'un manchon tubulaire qui 20 est engagé dans le passage axial d'amenée de gaz du brûleur et qui est agencé pour pouvoir présenter des diamètres dif- férents. Dans ce cas, la fabrication des pièces composantes et le processus de réglage peuvent être encore simplifiés si le manchon tubulaire est muni de fentes longitudi- 25 nales déterminant des pattes longitudinales mobiles ra- dialement de façon élastique, si chaque patte comporte, sur sa face externe, un bossage et si la face interne du passage axial de gaz présente des rainures longitudinales détermi- nant des portées d'appui étagées radialement en gradins pour 30 les susdits bossages respectifs, chaque gradin des portées d'appui étant associé à un type de gaz utilisable par le brûleur. 4 Pour un montage simple ne nécessitant pas de pièces de fixation supplémentaires, on prévoit que le passage axial d'amenée du gaz présente' un rétrécissement vers le fond du corps de brûleur, et ce rétrécissement 5 est agencé pour recevoir l'injecteur de gaz ; le manchon tubulaire, présentant un fond percé axialement, est inter- posé entre l'injecteur et le corps de brûleur et maintenu par l'injecteur qui sert alors simultanément d'organe de fixation. Grace aux dispositions mises en oeuvre confor- 10 mément à l'invention, on réalise un brûleur plat qui peut être adapté pour chaque type de gaz utilisable dans le domaine ménager. L'adaptation est simple et rapide à ef- fectuer et le brûleur conserve dans tous les cas les mêmes pièces composantes. 15 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisa- tion préféré, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : 20 - la figure 1 est une demie-vue schématique,depuis la souche, en coupe diamétrale, de la partie supérieure d'un brûleur de type plat agencé conformément à l'invention ; - la figure 2A est une vue schématique partielle,en coupe diamétrale, du corps du brûleur de la figure 1, 25 montrant l'aqencement permettant l'adaptation au type de gaz employé ; - la figure 2B est une vue de dessus du corps de brûleur de la figure 2A ; et - les figures 3 à 6 représentent différentes 30 courbes illustrant des relations existant entre divers paramètres caractéristiques des brûleurs de l'invention. En se référant tout d'abord à la figure 1, un brûleur 1 agencé conformément à l'invention comprend es- sentiellement, dans sa partie supérieure, un corps de 35 brûleur 2 supportant un couvercle 3. 5 Le corps de brûleur 2 est traversé par un passage axial vertical 4, de diamètre DE,servant à amener le mélan- ge inflammable air-gaz. Le corps de brûleur 2 possède en outre un pla- 5 teau annulaire 5 qui est situé extérieurement au voisinage de l'ex- tremité supérieure du passage 4,lequel est bordé intérieurement par la paroi 6 délimitant ledit passage 4 (l'épaisseur L de la paroi 6 sera ex- plicitée plus loin) et extérieurement par un rebord annulaire 7. Le couvercle 3 peut être, conmme représenté, une pièce 10 d'un seul tenant regroupant un chapeau 8 s'étendant au-dessus du corps de brûleur 2 et une couronne 9 régnant annulairement au voi- sinage du bord périphérique du chapeau. Le couvercle 3 repose, par l'intermédiaire du pied de la couronne 9, sur le plateau 5 du corps de brûleur, la hauteur de la couronne 15 étant telle que la face inférieure du chapeau soit mainte- nue à distance du corps de brûleur. De façon plus précise, la face inférieure 10 du chapeau est tronconique et la face 11 en regard du corps de brûleur (c'est-à-dire le chant annulaire de la paroi 6) est 20 elle-aussi tronconique et inclinée sensiblement symétri- quement de la face 10 par rapport à un plan perpendiculaire- à l'axe du passage 4. Les faces 10 et 11 en regard l'une de l'autre définissent un système convergent-divergent annulaire 25 s'étendant sensiblement perpendiculairement au jet du mé- lange inflammable sortant du passage 4. Ce système conver- gent-divergent possède une longueur LD( correspondant en l'occurrence à l'épaisseur susmentionnée de la paroi 6) ; l'étranglement annulaire (situé au droit de la face cylindrique du passage 30 4) possède une hauteur h ; les faces 10 et 11 forment entre elles un angle a. La couronne 9 est munie d'ouvertures (passage de flammes) 12 réparties circonférentiellement et situées approximativement au niveau du système convergent-divergent. 35 La couronne possède un diamètre externe D1 qui répond aux critères habituels connus de l'homme de l'art, 6 c'est-à-dire qu'il est déterminé en fonction de la puis- sance du brûleur de façon que celui-ci fonctionne avec un rendement déterminé. La figure 5 représente une courbe fournissant la valeur du diamètre D1 en millimètres (porté en 5 abscisses) en fonction de la puissance P en watts du brû- leur (portée en ordonnées) pour des valeurs de P les plus usuellement utilisées dans la pratique (c'est-à-dire d'environ 600 watts à environ 3000 watts). Les valeurs les plus couramment utilisées sont : 10 D = 90mm pour P = 3kw D = 55 mm pour P = 1,8 kw D = 3855 mm pour P = 1,8 kw 1 D = 38 mm pour P = ! kw. 1 La couronne possède une épaisseur 1 ; sa face E interne 13 est située à une distance 1 de la face en re- c 15 gard 14 de la paroi 6 : autrement dit, les faces 13 et 14 délimitent une chambre annulaire 15 pour la décompression du gaz. Pour le système convergent-divergent annulaire délimité par les surfaces 10 et 11, l'équivalent du diamètre du venturi D 20 est tel que : Dc = Di K4 o Di est le diamètre (exprimé en millimètres) du passage calibré de l'injecteur prévu pour l'usage du gaz butane, 25 ce diamètre étant déterminé de toute manière appropriée connue de l'homme de l'art, et K est un coefficient qui peut être déterminé, pour chaque valeur de Di, sur l'abaque représentée à la fig. 3 sur laquelle les valeurs de Di (en millimètres) sont portées en ordonnées et les valeurs de K4 sont portées en abscisses. On peut constater que, pour des injecteurs ayant des diamètres variant de 1 à 0,45 mm (correspondant à des puissances comprises approximativement entre 4 kw 35 et 0,6 kw respectivement), les valeurs correspondantes 7 de K varient de 12,5 à 22 respectivement. 4 Le diamètre DE du passage 4 d'amenée du mélange inflammable est tel que : E = DC K3 5 o K3 est un coefficient qui peut être déterminé, pour chaque valeur de Dc, sur l'abaque représentée à la figure 4 sur laquelle les valeurs de D (en millimètres) sont c portées en ordonnées et les valeurs de K3 sont portées en abscisses. 10 On peut constater que, pour un diamètre D de c Venturi fictif d'environ 10,7 mm, correspondant à une puis- sance de 0,6 kW, la valeur de K3 est d'environ 1,10 et que, pour un diamètre Dc d'au moins 13 mm, correspondant à une puissance d'au moins 4 kW, la valeur de K3 est 15 d'environ 1,34. La longueur LD du divergent est: D1 - DE LD: - (1E + 1) 2 E c 2 Les valeurs 1E et 1c sont déterminées par exem- 20 ple à partir de l'abaque de la figure 6 fournissant les valeurs de 1E, 1c et 1E + 1c portées en abscisses (expri- mées en millimètres) en fonction de la puissance du brû- leur portée en ordonnées (exprimée en Watts). Pour que le système convergent-divergent possède 25 un rendement optimum, l'angle a est compris entre environ 3 et 8 , de préférence égal à 6 . Enfin, la hauteur h de l'étranglement annulaire du système convergent-devergent est d'environ 2,3 mm avec une tolérance de + 10 %. m 30 L'adaptation du diamètre Dcéquivalent mentionné Dlus haut pour chaque type de gaz utilisable dans le brûleur de l'invention est obtenue en ayant recours à des moyens méca- niques d'ajustement qui, comme représenté aux figures 2A et 2R, sont constitués par un organe unique ou bague de réglage. 35 Dans le mode de réalisation retenu pour sa sim- plicité de fabrication, de montage et de fonctionnement, 8 la bague de réglage 16 est constituée sous forme d'un man- chon tubulaire possédant un fond 17 percé d'un orifice axial 18. La paroi latérale 19 de la bague 16 est fendue longitudinalement sur toute sa longueur ou la quasi tota- 5 lité de sa longueur ; il peut, par exemple, être prévu trois fentes 20 délimitant entre elles trois languettes 21. Les fentes 20 sont configurées de manière à présenter une première partie relativement étroite 20a (considéré à partir du bord supérieur de la bague), suivie, vers la 10 base de la bague, d'une partie élargie 20b possédant une largeur sensiblement-plus importante (par exemple deux ou trois fois la largeur de la partie 20a). En outre, chaque languette 19 possède un bossage 22 saillant vers l'extérieur et situé, par exemple, envi- 15 ron au premier tiers supérieur de la languette 19. Avantageusement, le bossage 22 est constitué par une bande lon- gitudinale découpée et repoussée vers l'extérieur. La bague 16 est métallique, par exemple en acier, et les languettes 19 sont élastiquement mobiles 20 radialement. Comme représenté à la figure 2A, le corps de br leur 2 possède, comme déjà indiqué précédemment, un passage axial vertical 4 entouré par une paroi annulaire 7. A la base du passage 4 est prévu un alésage fileté 23 25 débouchant dans un conduit horizontal 24 d'amenée du gaz destiné à être connecté à un tuyau d'alimentation (non représenté). Dans l'alésage 23 est vissé un injecteur de gaz 25 possédant un orifice calibré 26. Comme représenté à la 30 fig. 2A, le fond 17 de la bague de réglage 16 est enserré entre le fond du passage 4 et l'injecteur 25 qui joue ainsi le rôlée auxiliaire de boulon de fixation de la bague de réglage. Des orifices de passage d'air 27 sont percés 35 dans la paroi 7, à la base de celle-ci, sensiblement au niveau des parties élargies 20a des fentes 20 de la bague -9 16. Enfin, comme visible aux fig. 2A et 2B, des rainures longitudinales rectilignes 28 sont creusées dans la face de la paroi 7 délimitant le passage 4. Ces rainures 28 5 sont en nombre égal à celui des bossages 22, ont le même écart angulaire mutuel que les bossages et sont dimension- nées, en largeur et en profondeur, pour pouvoir recevoir les bossages 22 sans qu'il en résulte de pincement radial des languettes 21 (comme représenté à la figure 2A). La 10 bague peut également être montée dans le passage 4 en étant légèrement tournée angulairement par rapport à la position représentée à la figure 2A ; les bossages 22 sont alors en appui contre la face délimitant le passage 4, de sorte que les languettes sont légèrement rabattues radialement 15 vers l'intérieur. Il en résulte que, dans ce dernier cas, la section est sensiblement plus réduite que dans le premier cas. Il est donc possible, gr&ce aux dispositions de l'invention, d'adap- ter le diamètre équivalent Dc du Venturi par une simple rota- 20 tion de la bague 16 autour de son axe. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 2A et 2B, le nombre des positions angulaires de la bague 16 a été limité à deux, car cela suffit dans la pratique pour les différents types de gaz habituellement utilisés dans 25 le domaine ménager. La première position indiquée de la bague (représentée à la fig. 2A) correspond à l'emploi d'un gaz du type GPL (notamment butane, propane), tandis que la deuxième position correspond à l'emploi d'un gaz du type gaz naturel ou du 30 type manufacturé (gaz de ville, air butane, air propane). Bien entendu, si cela s'évérait nécessaire, il serait tout à fait possible de prévoir d'autres positions angu- laires de la bague 16, correspondant à un pincement dif- férent des languettes 21, et donc à un diamètre équivalent 35 D différent ; on peut, à cet effet, prévoir par exemple des zones d'appui 29de rayon ncore plus grand (en adop- des zones d'appui 29 -de rayon encore plus grand (en adop- 10 tant des bossages 22 présentant une saillie d'importance appropriée) comme représenté en tirets à la figure 2B. Les rainures 28 possèdent alors, en section transversale, un profil en gradins. 5 On notera que,b ien que la gamme de puissance 1 kW - 3 kW soit la plus pratiquée dans le domaine des cuisinières à gaz couramment commercialisées, les dispositions de l'invention restent applicables pour con- cevoir des brûleurs à gaz de tvDype plat dansune qamme de 10 puissance allant de 0,6 kW à 4 kW,et même au-delà (Dar exemple pour des brûleurs de cuisinière de restaurant dont la puissance peut atteindre 6 ou 7 kW). Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement 15 à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au con- traire, toutes les variantes. REVENDICATIONS .CLMF: 1. Brûleur de type plat, notamment pour appareil ménager, comportant un corps de brûleur (2) muni d'un pas- sage (4) d'amenée de gaz axial, vertical, cylindrique et 5 abritant un injecteur de gaz (25), et un chapeau (8) coif- fant le corps de brûleur (2) et reposant sur celui-ci par l'intermédiaire d'une couronne annulaire (9) munie d'orifices de flamme (12) répartis circonférentiellement, la surface annulaire (11) du corps de brûleur bordant le dé- 10 bouché du passage d'amenée du mélange gazeux (4) et la surface en regard (10) du chapeau (8) étant tronconiques pour définir un système convergent-divergent annulaire s'étendant appro- ximativement transversalement au jet gazeux le corps de brûleur (2) et la couronne annulaire (9) définissant, en 15 outre, entre leurs faces en regard, une chambre annulaire de décompression (15) sise entre le susdit système conver- gent-divergent et les orifices de flammes (12), caracté- risé en ce que : a) le diamètre (DE) du passage d'amenée du mélange gazeux est 20 déterminé par : DE = Dc K3 o K3 est un coefficient compris sensiblement entre 1,10 et 1,34 (respectivement pour des puissances de brûleur supérieurs à 0,6 kW) déterminé pour chaque valeur de D 25 par l'abaque de la figure 4, et Dc est le diamètre équivalent au diamètre du Venturi du système convergent-divergent annulaire, déterminé par Dc = Di - K4 30 avec D. = diamètre (en mm) de l'injecteur pour gaz butane 1 et K4 = coefficient compris sensiblement entre environ 12,5 et 22 déterminé pour chaque valeur de Di par l'a- baque de la figure 3, b) l'angle (a) formé par les surfaces tronconiques (10,11) 35 en regard délimitant le système convergent-divergent annu- laire est compris entre environ 3 et 8 , c) la longueur (LD) du divergent est déterminé par : D -D 1 - DE LD = (1E + 1 ) 2 5 o D1 = diamètre extérieur de la couronne 1E1E épaisseur de la couronne 1c épaisseur de la chambre de détente c d) et des moyens mécaniques (16) d'ajustement, pour chaque type de gaz utilisable dans le brûleur, de l'équivalent du dia- 10 mètre (Dc) du Venturi du système convergent-divergent annu- laire. 2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur (h) de l'étranglement annulaire du système convergent-divergent annulaire est d'environ 2,3mm. 15 3. Brûleur selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que l'angle (a) entre les surfaces tronco- niques délimitant le système convergent-divergent est d'environ 6 . 4. Brûleur selon l'une quelconque des revendica- 20 tions 1 à 3, caractérisé en ce que le système convergent- divergent annulaire est situé approximativement au niveau des orifices de flammes (12). 5. Brûleur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens mécaniques 25 (16) d'ajustement dudiamètre équivalent (Dc) comprennent une c bague de réglage (16) constituée sous forme d'un manchon tubulaire qui est engagé dans le passage axial d'amenée du mélange gazeux du brûleur et qui est agencé pour pou- voir présenter des diamètres différents. 30 6. Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon tubulaire (6) est muni de fentes lon- gitudinales (20) déterminant des pattes lonqitudinales (21) mobiles radialement de façon élastique, en ce que chaque patte (21) comporte, sur sa face externe, un bossage (22), et en ce que la face interne du passage axial (4) pré- sente des rainures longitudinales (28) déterminant des portées d'appui étagées radialement en gradins pour les 5 susdits bossages respectifs (22), chaque gradin des por- tées d'appui étant associé à un type de gaz utilisable par le brûleur. 7. Brûleur selon la revendication 4 ou 5, carac- térisé en ce que le passage axial d'amenée du gaz (4) pré- 10 sente un rétrécissement (23) vers le fond du corps de br - leur, en ce que ce rétrécissement est agencé-pour recevoir l'injecteur de gaz (25) et en ce que le manchon tubulaire (16), présentant un fond (17) percé axialement (en 18), est interposé entre l'injecteur et le corps de brûleur et 15 maintenu par l'injecteur qui sert alors simultanément d'or- gane de fixation.