Brevet FR2654191A1 — publié le 19910510

La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux brûleurs dits atmosphériques à combustibles gazeux, liquides ou pulvérents. Dans les différents types de brûleurs à induction d'air atmosphérisue existants l'air comburant ou le combustible et 1 air comburant sont entraînés vers la tête de combustion, selon l'effet Coanda, par une énergie cinétique constituée par un jet de gaz sous pression, de vapeur ou d'air comprimé. Cette technique, si elle favorise l'auto-alimentation. des brûleurs en air comburant ou en combustible et air comburant, ne permet pas de maîtriser cette au to-alillentation. En effet il n'est pas possible - d'augmznter, pour une combustion optimale, le vo lume d'air induit. - d'éviter les retours de flammes en cas de surpres sion dans le foyer, ou un surplus d'induction en cas de forte dépression régnant dans le foyer, ou encore les perturbations dues aux courants d'air extérieurs à l'installation pouvant agir sur le fonctionnement de ce type de brûleur jusqu'à son extinction. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention vise à perfectionner de tels brûleurs avec ou sans électrode d'allumage, en vue de permettre notamment - une maîtrise parfaite de l'induction par une régula tion de l'air comburant et des divers combustibles amenés à la tête de combustion pour son alimenta tion. - une modulation du débit des énergies cinétiques mo trices constituées de gaz, air comprimé, vapeur d'eau sous pression. L'invention consiste à équiper le brûleur - d'une part d'une lèvre à effet Coanda non pas fixe mais mobile permettant de modifier la largeur effi cace de la fente d'amenée de l'énergie cinétique mo trice provoquant l'effet Coanda. - d'autre part d'un dispositif faisant office de régu lateur d air comburant admis dans le foyer, compor tant un clapet, monté libre dans son déplacement longi tudinal sur un axe pouvant être déplacé manuellement ou être piloté par un moyen électromécanique obéis sant à différents paramètres de la thermodynaique fournis par des dispositifs connus, permettant de modifier le volume d'air comburant induit dans le brûleur par la réduction de son passage et empêchant les retours de flammes provoqués par une surpression intempestive pouvant survenir dans le foyer en fer mant le passage de 1 air comburant induit. un conduit permettant l'adaptation, en combinaison avec le clapet susmentionné, d'un système d'air pul sé destiné à vaincre la pression du foyer et à com pléter avantageusement le phénomène de l'induction afin de stabiliser le flux d'air comburant primaire et/ou secondaire lorsqu'il est perturbé par des pressions opposées connues ou parasites. - Selon une variante le dispositif régulateur d'air peut être pourvu d'un conduit annulaire ou non, pa rallèle ou non au venturi, permettant un apport d'air comburant complémentaire à la flamme dans le cas d'un foyer en pression. L'invention sera plus complètement décrite ci-après en référence aux dessins annexés, dans deux formes de réalisation données à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels La figure i est une vue en coupe longitudinale, suivant A-A- Fig : 2, d'un brûleur selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique, de face, suivant B-B Fig : i, d'un dispositif régulateur de l'air comburant. . La figure 3 est une vue en coupe longitudinale, suivant A-A Fig : 2, d'une variante d'un brûleur selon l'invention. Sur la figure 1 on a représenté un brûleur comprenant: - un passage tubulaire, formant un venturi 29, consti tuant Une chambre 2 d'induction et de pulvérisation du ou des combustibles permettant d'obtenir une atomi sation homogène des constituants. Une tête de combustion 1, pouvant être équipée d'un accroche-flamme 15 permettant d'adapter la for me de la flamme à celle du foyer. - un conduit 7 d'amenée de l'énergie motrice, consti tuée de gaz sous pression de vapeur d'eau ou d'air comprimé, provoquant l'effet Coanda. - une lèvre 6 à effet Coanda non pas fixe mais mobile, comportant un filetage 19 avec joint d'étanchéité 28 et une couronne 20 équipée d'un pignon 12 (représen- té sur la figure 2) à commandes (non représentées) manuelle ou automatique pilotée par un dispositif électromécanique agissant en fonction des paramètres fournis par les différents équipements de régulation permettant de modifier la largeur efficace de la fente 3, alimentant l'effet Coanda, pour changer le débit de l'énergie motrice lorsqu'on souhaite rédui re ou augmenter la puissance calorifique de la flam me. - un dispositif régulateur 8 de l'air comburant induit comprenant une enceinte 16 comportant une ouverture 21, permettant le passage de lair comburant 4 induit, équipée d'un dispositif de fermeture hermé tique constitué d'un clapet 9 monté libre, sur un axe 11, dans son déplacement longitudinal pour lui permettre de stopper les retours de flammes en fer mant l'ouverture 21 sous la poussée des contre pres sions du foyer , ledit axe 11 comportant un filetage 24 permettant son déplacement, à l'intérieur d'un écrou 22 à l'aide d'une manivelle 23 ou de tous au tres moyens appropriés, et celui dudit clapet en vue - soit d'agir sur le volume d'air comburant 4 induit dans la chambre 2 d'induction et de pulvérisation en réduisant ou en augmentant son passage dans l'ouverture 21. - soit d'obturer l'ouverture 21, en l'amenant en ap pui sur le joint 14, pour rendre l'enceinte 16 ac cessible à 1 air comburant seulement par le con duit 5 afin que la contre pression du foyer soit équilibrée par la pression fournie par le ventila teur (non représenté) ) du conduit 10 refoulant dans le conduit 5 l'air comburant 4 dans le but de per mettre à l'effet Coanda de se réaliser sans frein dans le venturi 29 au niveau de la lèvre 6. - Une ouverture 30 permettant le raccordement par un conduit 10, d'un ventilateur (non représenté) à l'enceinte 16. - des moyens, constitués par des ailettes 18 et une paroi perforée 17, permettant une bonne répartition et stabilisation du flux d'air comburant 4 transi tant dans Itenceinte 16 en provenance du ventila teur. - un ou plusieurs conduits 13 acheminant à l'entrée de la chambre d'induction 2 un ou plusieurs combusti bles selon les applications envisagées. Sur la figure 2 on a représenté en 8 un dispositif régulateur d'air comburant avec : en 10 conduit d'un ventilateur1 non représenté, introduisant l'air comburant dans 1 enceinte L6 dotée d'ailettes 18 et d'une paroi perforée 17 répartissant et stabilisant le flux d'air introduit par ledit ventilateur ; en 12 pignon, doté de commande manuelle et/ou automatique (non représentées), agissant sur la couronne 20 de la lèvre 6 afin de modifier la largeur efficace de la fente 3, alimentant l'effet Coanda pour agir sur le débit de l'énergie cinétique motrice acheminée par le conduit 7 ; en 13 conduit d'amenée du ou des combustibles alimentant la tête de combustion 1. Sur la figure 3 on a représenté ue variante d'un dispositif régulateur 8 d'air comburant 4 avec ou sans ouverture 21, comportant un conduit 25 pouvant être ou non annulaire parallèle ou non au venturi 29 et équipé d'ailettes directionnelles 31, acheminant directement de l'air comburant complémentaire de l'enceinte 16 au foyer dans le but d'améliorer la combustion et de fournir une flamme à la forme du foyer ; en 25 électrode d'allumage assurant les fonctions d'allumage par arc électrique et de sécurité par détection du défaut de flamme par ionisation ; en 27 arbre de commande du pignon 12 entraînant la couronne 20 pour le règlage de la lèvre G. Le perfectionnement apporté au brûleur permet - d'une part de modifier les débits massiques et volu moques des constituants composant le mélange combus tible dans le but de réduire ou d'augmenter la puis sance thermique du brûleur grâce à la mobilité de la lèvre 6 à effet Coanda qui permet, à l'aide des com mandes manuelle et/ou électromécanique associées au pignon 12 agissant sur la ouronne 20, d'augmenter ou de réduire le débit de l'énergie motrice amenant, en provoquant l'effet Coanda, le ou les combustibles et l'air comburant vers la tête de combustion 1 après atomisation dans le venturi 29. - d'autre part de maîtriser le flux de l'air comburant 4 inuit dans la chambre d'induction 2 . soit en réduisant ou augmentant l'intervalle entre l'ouverture 21 et le clapet 9. soit en obturant l'ouverture 21 pendant la durée de l'utilisation du ventilateur. . soit encore en obturant xossnentanément, pour une nécessaire sécurit, par auto-fermeture, l'ouverture 21 à l'aide du clapet 9 repoussé par la pression du retour de flamme dès son apparition. REVENDICATIONS 1) Brûleur comprenant - un conduit (7) d'amenée de l'énergie motrice, provo quant l'effet Coanda, dans la lèvre (3). - un ou des conduits (13) d'amenée du ou des combusti bles à l'entrée de la chambre d'induction (2). - un passage tubulaire formant un venturi (29) consti tuant . d'une part une chambre d'induction (2), communi quant avec une fente (3) à effet Coanda, permettant l'induction de l'air comburant (4) et des combusti bles pour obtenir leur mélange homogène par atomisa- tion. . d'autre part une tête de combustion (1) pouvant être équipée d'un accroche-flamme (ils). Caractérisé en ce qu'il comporte - une lèvre (6) mobile permettant d'agir sur la lar geur efficace d'une fente (3) à effet Coanda pour modifier le débit et la vitesse de l'énergie motrice amenée par le conduit (7). - un dispositif régulateur (8) de l'air comburant (4) comportant : . un moyen (9) permettant d'agir sur le volume d'air induit dans la chambre d'induction (2) et d'éviter les retours de flamme. . un moyen (5) permettant un apport d'air pulsé pour vaincre la contre pression du foyer. 2) Brûleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lèvre mobile (6) est reliée au corps du venturi (29) par un filetage (19), comportant un joint d'étanchéité (28) et en ce que son déplacement est obtenu à 1 aide d un pignon 12), engrenant sur sa couronne (20), pour modifier la largeur efficace de la fente (3) permettant l'effet Coanda. 3) Brûleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif régulateur (8) comporte un clapet (9), monté libre dans son déplacement longitudinal à une extrémité de l'axe (11) dont l'autre extrémité est dotée d'un filetage (24) pour son déplacement dans l'écrou (22), permettant la fermeture de l'ouverture (21). 4) Brûleur selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le dispositif régulateur (8) est pourvu d'un joint circulaire (14) permettant au clapet (9) d'obturer hermétiquement l'ouverture (21) lorsque l'alimentation en air comburant (4) est effectuée à l'aide d'un ventilateur. 5) Brûleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif régulateur (8) comporte un ventilateur permettant la fourniture d'air comburant (4) à la tête de combustion (1), via la chambre d'induction (2), dans le cas d'un foyer en pression. 6) Brûleur selon les revendications 1, 3, 4 et 5,cas ractérisé par le fait que le dispositif régulateur (8) comprnd une enceinte (L6), comportant des ailettes directionnelles (18) et une paroi perforée (17) de répartition, permettant à l'air comburant (4) fourni par un ventilateur de se répandre uniformément dans la chambre d'induction (2) avant d'être entraîné par l'effet Coanda dans le venturi (29). 7) Brûleur selon les revendications 1, 3, 4, 5 et 6, caractérisé par le fait que le dispositif régulateur (8) comporte un conduit,annulaire ou non (25) parallèle ou non au venturi (29) et des ailettes directionnelles 31 permettant l'acheminement d'air comburant complémentaire de l'enceinte (16) au foyer dans le but d'une part d'améliorer la combustion et d'autre part d'adapter la forme de la flamme à l'architecture du foyer.