Brevet FR2584800A1 — publié le 19870116

La présente invention a pour objet un appareil de réchauffage direct d'air neuf ou recyclé, ou de tout autre fluide gazeux, par mélange du fluide à réchauffer et des produits de combustion de tous combustibles amenés à l'état gazeux. Cet appareil mélangeur de fluides, fonctionnant en pression, est donc destiné à produire un mélange gazeux très homogène à des températures pouvant varier de 130 à 45 C. Ce résultat a été rendu possible par la mise en oeuvre d'un cône divergent diaphragmé, assurant un prémélange et d'une tuyère à action frontale terminant le mélange avant sa sortie de l'appareil. L'utilisation d'air ou de fluide chaud ou très chaud par mélange d'air et de gaz de combustion est déjà bien connue pour un certain nombre d'applications en sèchage industriel ou agricole. La grande difficulté dans ces domaines est d'obtenir que le mélange soit le plus homogène possible, car la plupart des produits à sècher ne supportent pas d'écarts importants de température, se traduisant par des risques d'altération de leur qualité, qui peuvent coûter extrêmement cher aux utilisateurs. En effet, les lois de la physique sont telles que les molécules d'air à différentes températures ayant des densités différentes ne se mélangent pratiquement pas et que l'on a souvent recours à créer des obstacles pour turbuler les veines d'air par toute une panoplie de chicanes, turbulateurs, aubes directrices etc.... qui engendrent des pertes de charge importantes pour un résultat très médiocre. Lorsqu'il s'agit de liquides à différentes températures, le problème est identique, mais plus facilement résolu par la mise en oeuvre d'agitateurs qui brassent les molécules jusqu'au mélange intime. Partant de ce qui précède, la présente invention vise à résoudre le problème consistant à obtenir un mélange de fluide chaud parfaitement homogène à partir de veines d'air ou de fluides gazeux ayant des températures très différentes. Ce but est atteint à l'aide d'un appareil qui, conformément à l'invention, est conçu pour recevoir en façade un brûleur à gaz à air primaire soufflé ou un brûleur à mazout et, à l'opposé, le refoulement d'un ventilateur qui assure le débit d'air en air neuf à température ambiante, ou éventuellement en fluide recyclé, nécessaire pour obtenir la température désirée. Par cette disposition, l'ensemble des circuits de l'appareil est alors en pression et une dérivation d'air est nécessairement raccordée à l'aspiration du brûleur à gaz ou à mazout, pour compenser la pression fournie par le ventilateur et permettre ainsi au brûleur d'assurer une combustion normale du gaz ou du fioul et d'obtenir une bonne stabilité de la flamme. Une première disposition du présent Brevet est la possibilité d'effectuer d'abord un prémélange au moyen d'un cône divergent diaphragmé. Ce cône diaphragmé, divergent, a son petit diamètre placé à la tête de combustion du brûleur, de telle sorte que la flamme se développe à l'intérieur. Fabriqué a partir d'acier réfractaire, il a un angle déterminé et comporte des perforations graduées tangentielles pour qu'une certaine quantité de la veine d'air environnante pénètre progressivement et de façon croissante dans le mélange air comburant - gaz du brûleur et s'y incorpore intimement, réalisant ainsi le prémélange. Une deuxième disposition du présent Brevet est le moyen d'obtenir un mélange d'air chaud parfaitement homogène, grâce à la mise en oeuvre d'une d'une tuyère à action frontale. Cette tuyère, placée du côté du refoulement du ventilateur et à l'opposé du brûleur, se trouve ainsi face à la flamme et à la veine d'air réchauffée et prémélangée. La tuyère prend une certaine quantité d'air à température ambiante fourni par le ventilateur pour le rejeter à grance vitesse suivant un profil qui le diffuse frontalement. I1 s'ensuit que, grâce à la présente invention, il y a rencontre frontale à contre courant entre la veine d'air ou de fluide partiellement prémélangée, avec les gaz de combustion par l'action du cône diaphragmé, et la quantité d'air ou de fluide injectée par la tuyère. Cette rencontre frontale provoque un flux très turbulent qui, en agitant les molécules de températures différentes, permet d'obtenir un mélange très homogène. De la sorte, les inconvénients énoncés ci-dessus sont éliminés. La présente invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit et du dessin annexé qui fait ressortir le mode de réalisation. Le dessin annexé 1/1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de production d'air chaud directe par mélange d'air neuf ou de tout autre fluide gazeux avec les gaz de combustion de tous combustibles amenés à l'état gazeux par un brûleur à air primaire soufflé. Tel qu'il est représenté, l'appareil de mélange en tôle d'acier (1) comporte une plaque de façade étanche (2) sur laquelle est fixé un brûleur fioul ou gaz (3). A l'opposé, est raccordé le refoulement d'un ventilateur (4) qui débite une certaine quantité d'air ou de fluide gazeux en fonction de la température d'utilisation désirée. Ce ventilateur mettant l'appareil en pression, une dérivation d'air (5) est raccordée à l'ouïe d'aspiration du brûleur pour permettre une combustion normale et stable. Selon une première disposition, un cône divergent diaphragmé (6) placé à la tête du brûleur, comporte des perforations graduées croissantes et tangentielles. Selon une deuxième disposition, une tuyère (7) placée du côté du refoulement du ventilateur et à l'opposé du brûleur prend une certaine quantité d'air neuf. Le fonctionnement se déroule de la façon suivante Le ventilateur (4) débite une certaine quantité d'air ou de fluide gazeux qui passe dans le circuit (8). Au bout de ce circuit, la veine d'air se retourne en (9) pour pénétrer dans la chambre (10). A ce moment, une partie de la veine d'air rencontre le cône divergent diaphragmé (6) dans lequel de l'air pénètre par des perforations graduées tangentielles et croissantes pour obtenir un prémélange dans la chambre (10). A l'opposé, la tuyère (7) prend de l'air du circuit (8) pour l'injecter frontalement à grande vitesse en (11) à la rencontre du prémélange obtenu en (10). Cette rencontre frontale à contre-courant provoque un flux turbulent important qui permet d'obtenir dans la zone (12) un flux dont la température est alors très homogène. Ce résultat, obtenu grâce à l'invention, permet toutes les applications de séchage industriel, de séchage agricole, de traitements de surfaces, etc... sans risques d'écarts importants de température nuisibles à la qualité des produits ou des pièces séchées, pouvant aller de leur altération jusqu'à leur détérioration. REVENDICATIONS 1) Appareil de réchauffage direct d'air neuf ou recyclé ou de tout autre fluide gazeux par mélange du fluide à réchauffer avec les produits de combustion de tous combustibles amenés à l'étant gazeux, caractérisé par le fait qu'il comporte le moyen d'obtenir une température résultante du mélange parfaitement homogène. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des circuits est en pression fournie par un ventilateur centrifuge. 3) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par la mise en oeuvre d'un cône divergent diaphragmé (6) qui permet d'obtenir un prémélange. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cône diaphragmé (6) a un angle déterminé et comporte des perforations tangentielles graduées et croissantes. 5) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour obtenir une température résultante du mélange parfaitement homogène est une tuyère à action frontale (7) qui injecte un certain débit d'air à grande vitesse pour provoquer une rencontre turbulente des fluides chaud (10) et froid (11).