Brevet FR2583855A1 — publié le 19861226

L'invention concerne la disposition d'un pulvérisateur à ultrasons dans un appareil de chauffage fonctionnant avec du combustible liquide, qui est formé d'une chambre de combustion à laquelle se raccorde un échangeur de chaleur et d'une zone d'allumage dans laquelle pénètre le dispositif d'allumage, ainsi que d'une tête de brûleur munie de moyens pour l'amenée de combustible et d'air comburant et dans laquelle le pulvérisateur à ultrasons est formé d'un élément piézoélectrique avec amenée de courant adjointe entre un élément métallique antérieur et un élément métallique postérieur, l'élément métallique antérieur présentant un émetteur à cornet avec plateau de pulvérisation adjoint et l'émetteur à cornet présentant une perforation longitudinale centrée et l'élément métallique antérieur, une perforation radiale adjointe à cette perforation longitudinale pour l'amenée de combustible. L'utilisation d'un pulvérisateur à ultrasons pour brûleurs, pour la pulvérisation du combustible liquide, est connue dans le cas d'ins- tallations de chauffage fixes, mais l'utilisation dans des appareils de chauffage pour véhicules n'est pas usuelle. Seul le DE-A 33 43 617 décrit une disposition de pulvérisateur à ultrasons pour petits appa- reils de chauffage et montre l'organisation, en particulier, de la zone d'allumage d'une disposition de ce genre. L'invention part d'une technique antérieure comme celle qui est décrite dans le DE-A 27 43 863. Dans ce document sont représentées et décrites un certain nombre de solutions pour la retenue d'un pulvéri- sateur à ultrasons dans une installation de brûleurs fixe. Toutefois, elles présentent toutes cet inconvénient qu'à cause des éléments de retenue, il se produit un amortissement mécanique relativement fort des vibrations ultrasonores et aussi que l'amenée de combustible est perturbée par les oscillations de l'oscillateur ultrasonore. L'amenée de combustible - comme également dans la disposition selon DE-A 33 43 617 - contribue elle-même à un amortissement du système oscillant, de sorte que les avantages obtenus par l'organisation du montage sont à nouveau en partie supprimés. Dans ces dispositions connues, on ne tenait pas compte des corrélations physiques entre l'amenée de combus- tible et le montage de l'oscillateur ultrasonore (pulvérisateur à ultra- sons). Un autre inconvénient de la disposition connue réside dans la grande dépense de montage, en particulier par suite de vissages néces- saires qui, en outre, dans le système oscillant, doivent être assujettis particulièrement. 2 2583855 L'invention vise à indiquer une disposition de l'espèce indiquée dans laquelle un pulvérisateur à ultrasons soit monté et retenu de façon telle et l'amenée de combustible au pulvérisateur à ultrasons s'effectue de façon telle que l'influence exercée sur le système oscillant soit aussi faible que possible et que l'utilisation dans de petites unités de brûleur, en particulier pour chauffages de véhicules, soit possible; en outre, il faut que le pulvérisateur à ultrasons soit facile à monter. Ce problème est résolu par le fait que le pulvérisateur à ultrasons est disposé à l'intérieur de la tête de brûleur, dans l'axe longitudinal de celle-ci, dans un corps de logement muni d'une perforation longitu- dinal de passage à gradin, le corps de logement présentant dans la région du raccordement de la perforation à gradin une gorge annulaire et une perforation radiale débouchant dans cette gorge annulaire, la gorge annulaire constituant une liaison avec la perforation radiale de l'élément métallique antérieur (d'aval) et qu'en outre, le pulvérisa- teur à ultrasons est poussé élastiquement, par une boucle pivotante s'appliquant' à son élément postérieur (d'amont), contre une surface d'application- à l'intérieur de la perforation à gradin. Avec cette disposition selon l'invention, on arrive à ce que le tube d'amenée de combustible soit séparé du pulvérisateur à ultrasons et soit ainsi découplé quant aux oscillations et à ce que, par le montage élastique, il se produise un faible amortissement. En outre, cette disposition est facile à monter et se passe de petites pièces telles que des vis. Pour placer l'endroit de serrage aussi près que possible des élé- ments piézoélectriques oscillants, pour causer le moins possible d'amor- tissement des oscillations, il est prévu que l'élément métallique anté- rieur du pulvérisateur à ultrasons présente une hauteur de (D + 2a), D étant le diamètre de la perforation radiale et a l'épaisseur de paroi de la perforation radiale, mesurée vers la surface d'application, et cette épaisseur de paroi pouvant en cas de besoin être maintenue très petite, c'est-à-dire d'environ 0,5 à 1 mm. On arrive ainsi à ce que la surface d'application n'ait qu'une petite distance aux noeuds d'oscil- lation du pulvérisateur à ultrasons. Pour obtenir une alimentation sûre en combustible, il est apparu avantageux que l'extension axiale de la gorge annulaire dans le corps de logement soit de (1,0 à 1,5) (2 + a). La diminution de la hauteur de construction du pulvérisateur à 3 2583855 ultrasons est aussi favorisée si la gorge annulaire est disposée, dans la perforation à gradin, dans la région du plus grand diamètre. On obtient ainsi une disposition dans laquelle le pulvérisateur à ultra- sons, par sa partie antérieure, d'aval, repose sur l'épaulement formé par la transition du plus grand au plus petit diamètre de la perforation longitudinale de passage du corps de logement, épaulement qui peut être maintenu extrêmement étroit et à ce qu'une alimentation sûre en combustible soit garantie. Selon un développement de l'invention, pour diminuer la surface d'appui du pulvérisateur à ultrasons dans la perfo- ration longitudinale de passage du corps de logement, entre le pulvéri- sateur à ultrasons et l'épaulement de la perforation à gradin est dis- posée une surface d'application. La surface d'application peut être formée d'un simple anneau ou d'un anneau profilé qui présente, en sec- tion, une pointe dirigée vers le haut, de sorte que le pulvérisateur à ultrasons repose seulement de façon linéaire. Pour l'amenée de combustible, il est apparu avantageux que dans la perforation radiale du corps de logement soit introduit un tuyau pour l'amenée de combustible. Ainsi, le tuyau peut être conçu sous forme flexible et être introduit assez loin dans la perforation radiale du corps de logement. Cette disposition a pour avantage que, lors du montage ou d'un démontage ultérieur, le tuyau à combustible peut être facilement introduit ou retiré sans que l'on ait besoin à cet effet d'un outil particulier. L'amenée des connexions électriques à la partie piézoélectrique s'effectue par un conducteur dont le passage à travers la tête de brûleur s'effectue avantageusement en passant par un élément élastique similaire à une douille. Dans les dispositions de l'espèce indiquée, l'amenée d'air combu- rant s'effectue en amont, donc avant le pulvérisateur à ultrasons et l'air est amené, en baignant celui-ci, à la zone d'allumage. Pour obte- nir à cet effet une section d'écoulement particulièrement grande, selon un développement de l'invention, il est prévu que le corps de logement soit relié à la tête de brûleur par l'intermédiaire d'au moins une nervure, la nervure présentant la perforation radiale. Les nervures peuvent être noyées dans la tête de brûleur et aussi être conçues sous forme de surfaces directrices pour l'écoulement d'air comburant. Un autre point essentiel à l'invention est la retenue du pulvérisa- teur à ultrasons au moyen de la boucle élastique montée de façon pivo- tante. Un développement de l'invention est caractérisé par le fait 4 258385S que la boucle porte des prolongements principalement coudés vers l'aval, munis de crochets terminaux avec lesquels elle est montée de façon pivotante, chaque fois par l'intermédiaire d'une broche disposée sur la paroi intérieure de la tête de brûleur. La broche peut être formée sur la surface intérieure de la tête de brûleur. Grâce à cet aménagement avantageux, on obtient un centrage sûr avec en même temps une retenue du pulvérisateur à ultrasons. Il est avantageux aussi que la boucle montée de façon pivotante ne soit pas insérée librement et par suite, ne puisse pas se perdre lors d'un démontage du pulvérisateur, comme cela peut arriver, par exemple, dans le cas de montages au moyen de ressorts insérés. Pour obtenir une application seulement ponctuelle et donc seulement un faible amortissement mécanique du pulvérisateur à ultrasons, la boucle, de préférence formée de fil d'acier à ressort, présente une saillie centrale dirigée-vers l'aval. Enfin, une exécution avantageuse est caractérisée par le fait que la surface frontale posté- rieure du pulvérisateur à ultrasons présente une empreinte pour la fixation de la saillie centrale de la boucle. - Un exemple d'exécution d'une disposition selon l'invention est représentée de façon simplifiée par les dessins dans lesquels: la figure 1 montre une coupe de la tête du brûleur; la figure 2 représente le montage et la retenue du pulvérisateur à ultrasons, et la figure 3 montre une variante du montage du pulvérisateur à ultrasons. La figure 1 montre la tête de brûleur 1 qui est reliée de façon détachable à l'enveloppe 2 de l'appareil de chauffage. L'enveloppe 2 porte la bougie 3 pour l'allumage du mélange allumable dans la zone d'allumage 4 de l'appareil de chauffage. Sur la tête de brûleur 1 est formée une tubulure 5 pour l'amenée d'air comburant, une perforation 306 porte un élément d'insertion élastique 7 similaire à une douille, muni d'une perforation pour le passage des connexions électriques 8 du pulvérisateur à ultrasons 9. En outre, sur la tête de brûleur 1 sont formés des appendices 10 dirigés vers l'intérieur, qui servent à retenir la boucle 11 disposée de façon pivotante, formée de fil d'acier à res- sort. Cette boucle 11, de préférence formée de fil d'acier à ressort, présente une masse propre comparable à la masse de remplacement agissant acoustiquement du pulvérisateur à ultrasons 9 lui-même, ce qui contribue à un amortissement seulement faible de l'oscillation du pulvérisateur. 2583855 Dans l'axe longitudinal 15 de la tête de brûleur 1 se trouve le corps de logement 12 dans lequel est monté le pulvérisateur à ultra- sons 9. Ce corps de logement 12 est relié à la tête de brûleur 1, de préférence par l'intermédiaire de deux ou trois nervures 13, 14. (Toute- fois, il peut aussi être relié à la tête de brûleur au moyen d'un disque muni de perforations de passage d'air et dans ce cas, la boucle 11 est disposée de façon pivotante sur un élément correspondant du disque). Grâce à la disposition des nervures 13, 14, on obtient une amenée parti- culièrement bonne d'air comburant. Il est ici possible de constituer les nervures 13, 14 comme éléments directeurs d'air, par exemple sous forme de pales. Les nervures 13, 14 peuvent être formées sur la tête de brûleur 1. L'une des nervures, dans l'exemple d'exécution la nervu- re 13, présente une perforation 16. Celle-ci sert à l'amenée de combus- tible au pulvérisateur à ultrasons 9. Dans l'exemple d'exécution, un tuyau à combustible 17 est disposé dans la perforation 16, mais naturel- lement une tubulure peut aussi y être formée. Le corps de logement 12 présente une perforation longitudinale de passage 18. Celle-ci est conçue sous forme de perforation à gradin présentant au moins une partie 18a de plus grand diamètre et une partie 18b de plus petit diamètre. L'épaulement 18c (surface d'application) formé entre les deux parties sert d'appui au pulvérisateur à ultrasons 9. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 1 est formé un gradin supplémentaire 18d, de sorte que la surface d'appui de pulvérisateur à ultrasons est aussi petite que possible. La figure 3 montre une variante présentant une perforation à un seul gradin 18 et un anneau d'appui 19 posé sur l'épaulement 18d. Cet anneau est conçu, de façon particulièrement avantageuse, de telle sorte que l'appui du pulvérisateur à ultrasons 9 est seulement formé d'un cercle et est ainsi minimisé. Ainsi, l'amortissement mécanique des oscillations du pulvérisateur est ramené à un minimum. Dans la partie 18a de plus grand diamètre est disposée une gorge annulaire 20. Celle-ci coopère avec la perforation d'amenée de combustible 16, c'est- à-dire que le combustible amené par le tuyau 17 arrive dans la gorge annulaire 20 et de là, dans le pulvérisateur à ultrasons 9 sans qu'il existe de liaison fixe entre le pulvérisateur 9 et le corps de loge- ment 12. Le pulvérisateur à ultrasons 9 est conçu de façon connue et est formé d'un élément de transducteur piézoélectrique 21 formé de deux disques annulaires, avec les connexions électriques correspondan- tes 8, qui est accouplé de façon mécaniquement ferme à un tranformateur 6 2583855 d'amplitude ou cornet 22. Dans l'élément de transducteur 21 s'effectue la transformation d'énergie électrique en énergie mécanique, tandis que dans le cornet 22, on obtient une augmentation de l'amplitude. Le cornet 22 est formé sur un élément métallique 23 et présente à son extrémité d'aval un plateau de pulvérisateur 24. L'élément métallique 23 (partie d'amont du cornet 22) est muni d'une perforation radiale 32 qui arrive jusqu'à l'axe longitudinal du pulvérisateur à ultrasons 9 et y débouche dans une perforation longitudinale 25 du cornet 22. La perforation radiale 32 est en liaison de passage avec la gorge annu- laire 20, de sorte que le combustible peut être amené à la zone d'allu- mage 4 en passant par le tuyau d'amenée 17, la gorge annulaire 20, la perforation radiale 32 et la perforation longitudinale 25. En amont de l'élément de transducteur piézoélectrique 21 est disposé un élément métallique postérieur 26 qui sert en même temps d'écrou de vissage du pulvérisateur à ultrasons 9. Cet élément 26 présente comme fermeture d'amont une surface frontale plane 27 qui peut présenter, pour la fixa- tion de la boucle 11, un creux central 28 de sorte qu'il existe un contact ponctuel entre la boucle 11 et la surface frontale 27. Cela a pour conséquence une forte désadaptation d'impédance entre le pulvéri- sateur à ultrasons 9 et la boucle 11, ce qui ne conduit également qu'à un faible amortissement de l'oscillation du pulvérisateur. La boucle 11 est formée de fil d'acier à ressort et porte des prolongements 29 coudés vers l'aval avec des crochets terminaux 30 pour le montage pivotant dans les appendices 10 de la tête de brûleur 1. La boucle 11 présente, en outre, une saillie centrale 31 dirigée vers l'aval, qui s'arrête dans le creux central 28 de la surface fronta- le 27 du pulvérisateur 9 et donc, pousse le pulvérisateur à ultrasons 9 contre la butée 18c et ainsi, le maintient. Avec cette disposition selon l'invention, on a indiqué une disposition très simple, sûre, pouvant être montée rapidement, qui présente des propriétés de pulvéri- sation particulièrement bonnes et convient avantageusement aux appareils de chauffage pour véhicules. 7 2583855 REVENDICATIONS 1) Disposition d'un pulvérisateur à ultrasons dans un appareil de chauffage fonctionnant avec du combustible liquide, qui est formé d'une chambre de combustion à laquelle se raccorde un échangeur de chaleur et d'une zone d'allumage dans laquelle pénètre le dispositif d'allumage, ainsi que d'une tête de brûleur munie de moyens pour l'ame- née de combustible et d'air comburant et dans laquelle le pulvérisateur à ultrasons est formé d'un élément piézoélectrique avec amenée de cou- rant adjointe entre un élément métallique antérieur et un élément métal- lique postérieur, l'élément métallique antérieur présentant un émetteur à cornet avec plateau de pulvérisation adjoint et l'émetteur à cornet présentant une perforation longitudinale centrée et l'élément métallique antérieur, une perforation radiale adjointe à cette perforation longitu- dinale pour l'amenée de combustible, caractériséeen ce que le pulvérisa- à ultrasons (9) est disposé, à l'intérieur de la tête de brûleur (1), dans l'axe longitudinal (15) de celle-ci, dans un corps de logement (12) muni d'une perforation longitudinale de passage (18), le corps de logement (12) présentant, dans la région de raccordement de la perfo- ration à gradin (18), une gorge annulaire (10) et une perforation radia- le (16) débouchant dans cette gorge annulaire (20), la gorge annulaire (20) constituant une liaison avec la perforation radiale (32) de l'élé- ment métallique antérieur (23), et en ce qu'en outre le pulvérisateur à ultrasons (9) est poussé élastiquement, par une boucle pivotante (11) s'appliquant à son élément postérieur (d'amont) (26), contre une surface d'application (18c) à l'intérieur de la perforation à gradin (18). 2) Disposition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément métallique antérieur (23) du pulvérisateur à ultrasons (9) présente une hauteur de (D + 2a), D étant le diamètre de la perforation radiale (32) et a l'épaisseur de paroi de la perforation radiale (32), vers la surface d'application (18c). 3) Disposition selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'extension axiale de la gorge annulaire (20) dans le corps de logement (12) est de (1,0 à 1,5). (2 + a). 4) Disposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la gorge annulaire (20) est disposée, dans la perforation à gradin (18), dans la région du plus grand diamètre (18a). ) Disposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'entre le pulvérisateur à ultrasons (9) et l'épaulement (18d) de la perforation à gradin (18) est disposé un anneau d'application (19). 6. Disposition selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisée en ce que dans la perfora- tion radiale (16) du corps de logement (12) est introduit un tuyau (17) pour l'amenée du combustible. 7. Disposition selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisée en ce que le corps de loge- ment (12) est relié à la tête de brûleur (1) par l'intermé- diaire d'au moins une nervure (13), la nervure (13) présen- tant la perforation radiale (16). 8. Disposition selon la revendication 1,-ca- ractérisée en ce que la boucle (11) porte des prolongements (29) principalement coudés vers l'aval, munis de crochets terminaux (30) avec lesquels elle est montée de façon pivo- tante, chaque fois par l'intermédiaire d'un appendice (10) disposé à la paroi intérieure de la tête de brûleur (1). 9. Disposition selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 8, caractérisée en ce que la surface fron- tale postérieure (27) du pulvérisateur à ultrasons (9) pré- sente une empreinte (28) pour la fixation de la saillie cen- trale (31) de la boucle (11).