Brevet FR2684747A3 — publié le 19930611

FR 2684747 A3 19930611 FR 9214797 A 19921203 La présente invention a pour objet un brûleur à gaz du type dit "à rampes", muni d'un système de refroidissement qui utilise l'eau du circuit de chauffage. On sait qu'un brûleur à rampes se présente sous la forme d'un en- semble comportant une série d'éléments rectilignes disposés côte à côte; dans chaque élément sont prévues des ouvertures à travers les- quelles s'écoule le mélange gaz combustible/air comburant primaire qui est amené à chacun desdits éléments par un conduit profilé pourvu d'un tube Venturi Le gaz combustible qui provient d'un collecteur commun alimente ainsi les buses élémentaires prévues au niveau de chacune des rampes. Un tel ensemble a été décrit dans la demande de brevet d'invention italienne NO 85507/A/84 au nom du présente demandeur Il y est prévu que les rampes sont suffisamment rapprochées les unes des autres pour s'op- poser au passage de l'air secondaire qui alimente les flammes, de façon à ce que toute la combustion soit assurée par le seul air comburant pri- maire, prévu en excès par rapport à la quantité stéchiométrique suivant un pourcentage compris entre 20 et 40 %, dans le but principal de réduire le pourcentage des produits nitreux (NOX) contenus dans les produits de combustion. Toujours dans ce but de réduire le pourcentage des produits nitreux, on a réalisé des brûleurs munis d'un système de refroidissement destiné à éviter l'échauffement excessif de la tête du brûleur, lequel échauffement détermine à la façon connue des retours de flamme avec in- flammation du gaz au niveau des buses en compromettant de la sorte le fonctionnement du brûleur. Pour éviter des complications structurelles on a proposé d'utiliser l'eau du circuit de chauffage comme liquide pour le refroidissement du brûleur. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un type par- ticulier de brûleur à rampes de type à combustion atmosphérique, c'est- à-dire qui prélève directement l'air dans l'ambiance environnante sans l'aide de ventilateurs ou autres, et qui soit en mesure d'assurer une combustion de type hyper-stéchiométrique, en présentant simultanément une simplicité remarquable du point de vue de la construction et du fonctionnement. Ce but est obtenu en conformant le brûleur de façon à ce que son corps soit réalisé en un matériau à coefficient élevé de conduction thermique, et en faisant en outre en sorte que sa tête dans laquelle sont prévues les ouvertures pour l'émission du gaz combustible, soit réalisée en un matériau résistant à la température On prévoit encore que les conduits du circuit de refroidissement sont disposés à une distance de la tête précitée propre à déterminer sur celle-ci un niveau de température nécessaire et suffisant à la calcination de la poussière atmosphérique qui, provenant des conduits d'émission du mélange placé en amont du brûleur, vient se déposer sur la tête précitée. D'autres caractéristiques de l'invention, ainsi que les avantages inhérents à l'utilisation du brûleur, vont maintenant être décrits de manière détaillée suivant une forme particulière de réalisation illus- trée sur les dessins annexés et donnée à simple titre d'exemple non limitatif: Les fig 1, 2 et 3 montrent un brûleur suivant l'invention vu respectivement en plan par dessus, par le côté et en élévation. La fig 4 illustre de manière schématique un mode particulier d'utilisation du brûleur. La fig 5 est une vue en élévation d'une forme de réalisation du brûleur. Les fig 6, 7 et 8 représentent trois formes de réalisation des ouvertures prévues sur la tête du brûleur suivant l'invention. En fig 1, 2 et 3 on peut voir que le brûleur suivant l'invention est du type "à rampes" et comprend à cet effet une série d'élément rec- tilignes 1 dans chacun desquels sont pratiquées des fentes ou ouvertures 2 réalisées et disposées de toute manière appropriée; c'est à travers ces ouvertures 2 qu'est émis le mélange gaz combustible/air comburant primaire amené à chaque élément par au moins un tube Venturi 3 alimenté lui-même par de l'air provenant d'un collecteur unique ainsi que par le gaz combustible traversant une buse 4 (fig 2). L'une des caractéristiques fondamentales du brûleur suivant l'in- vention réside dans le fait que son corps 5 est réalisé en un matériau à haut coefficient de conductibilité thermique, cuivre par exemple. Comme on peut le voir sur le dessin, le brûleur est muni d'un système de refroidissement comprenant notamment un conduit 6 qui s'étend transversalement sous tous les éléments du brûleur sur l'un et l'autre des côtés de celui-ci, en définissant un parcours substantiellement en forme de U A l'intérieur de ce conduit 6 circule l'eau de chauffage, ceci en vue d'éviter la complication de devoir disposer d'un autre système autonome de refroidissement. Conformément à l'invention, la tête du brûleur est réalisée en un matériau propre à résister à la température; de plus on prévoit que Le conduit 6 du circuit de refroidissement est disposé à une distance de la tête du brûleur telle qu'il détermine sur celle-ci La température néces- saire et suffisante pour la calcination de la poussière atmosphérique qui, provenant du ou des Venturi 3, vient se disposer sur la tête en provoquant une diminution du taux d'aération. On voit aisément que dans le cas o comme représenté Le conduit 6 est orienté perpendiculairement au corps du brûleur, ce dernier est du type modulaireen ce sens qu'il est possible de prévoir une série de rampes disposées côte à côte suivant un nombre quelconque. La fixation des tubes contre les bords des ouvertures pratiquées sur Le corps des rampes peut être réalisée par soudure Toutefois, de manière avantageuse, cette fixation est réalisée par interférence mé- canique, avec des avantages substantiels du point de vue constructif. En fig 1, on peut voir que les ouvertures 2 présentent préférable- ment un rétrécissement 2 ' au niveau de Leur partie centrale, ceci afin d'obtenir une stabilisation des f Lammes Cette partie rétrécie présente avantageusement une largeur de 0,7 mm. En fig 6, 7 et 8, on peut voir d'autres solutions concernant la conformation et la disposition des ouvertures 2 En particulier, celles- ci peuvent constituer des groupes 11 dont Le nombre, l'entraxe 12 ainsi que l'écartement 13 peuvent varier afin d'éviter des décrochements de La flamme et permettre ainsi la régularisation de la combustion. En fig 6, la référence 10 désigne des rangées d'orifices prévues entre Les deux rangées d'ouvertures contiguës En fig 5, on peut voir une forme particulière de réalisation du brûleur, dans Laquelle le Venturi 3 est disposé de manière asymétrique par rapport à la tête du brûleur, ceci en vue de réduire L'encombrement de celui-ci. La fig 4 montre que le brûleur suivant L'invention peut être avantageusement inséré au niveau du fond d'une chaudière 7 équipée d'un échangeur de chaleur 8 prévu au niveau de sa partie supérieure. Au cours des essais du fonctionnement du brûleur suivant l'inven- tion dans une chaudière du type traditionnel, on a pu constater qu'on était confronté à un excès d'air primaire d'environ 25 % lorsque l'ensemble travaillait à 100 % de sa puissance, tandis que cet excès devenait plus important (de l'ordre de 35 %) Lorsqu'on fonctionnait à 50 % de la puissance, en donnant ainsi lieu à un excès de CO dans les produits de combustion. En vue d'éviter cet inconvénient, on prévoit des ouvertures 9 au niveau des parois latérales de la chaudière 7 De cette façon, même avec une puissance réduite à 50 %, l'excès d'air n'est que de 30 % alors que le taux de CO est situé dans les limites règlementaires. On notera par ailleurs que l'augmentation du rendement thermique de la chaudière est supprimée en s'opposant à la condensation de la vapeur d'eau dans l'échangeur de chaleur, cette condensation étant susceptible de devenir très dommageable pour le brûleur dans le cas o l'eau com- mence à goutter sur la tête de celui-ci en devenant corrosive pour l'échangeur. On constate ainsi que le brûleur suivant l'invention se révèle extrêmement simple du point de vue de la structure et très facile à utiliser. Plus particulièrement, les essais effectués ont permis de vérifier que ce brûleur est propre à donner lieu à des émissions de produit ni- treux, de CO ou d'autres gaz nocifs qui sont parfaitement comprises dans les limites les plus rigoureuses de la règlementation De plus, le brû- leur est en mesure de fonctionner avec tous les gaz à usage domestique, naturels ou non. IL doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domai- ne de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1 Brûleur à gaz du type dit à rampes, équipé d'un système de refroidissement parcouru par l'eau du circuit de chauffage, caractérisé en ce que son corps ( 5) est réalisé en un matériau à haut coefficient de conduction thermique, en ce que sa tête ( 1), découpée d'ouvertures ( 2), est réalisée en un matériau résistant à la température et en ce que les conduits ( 6) du circuit de refroidissement sont disposés à une distance de la tête ( 1) propre à déterminer sur celle-ci la température néces- saire et suffisante à la calcination de la poussière atmosphérique qui, provenant d'au moins un tube Venturi prévu en amont du brûleur, vient se déposer sur la tête précitée. 2 Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits ( 6) sont orientés perpendiculairement au corps du brûleur en passant par des ouvertures convenablement prévues dans celui-ci. 3 Brûleur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que les conduits ( 6) sont fixés au corps du brûleur par soudure. 4 Brûleur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que la fixation des conduits ( 6) sur le corps du brûleur est obtenue par interférence entre les conduits et les ouvertures ména- gées sur la tête des éléments dans lesquels ils sont insérés. Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il forme le fond d'une chaudière au niveau de l'une au moins des parois de laquelle est ménagée au moins une ouverture ( 9) qui met l'intérieur de cette chaudière en communication avec l'ambiance extérieure. 6 Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sa tête comporte des ouvertures ( 2) qui présentent un rétrécissement ( 2 ') au niveau de leur partie centrale. 7 Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans sa tête sont pratiquées des rangées de trous ( 10) prévues entre les ran- gées contiguës d'ouvertures ( 2). 8 Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes Venturi ( 3) sont disposés de manière asymétrique sur la tête du brûleur. 9 Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures ( 2) pratiquées dans sa tête sont regroupées en séries ( 11) 6 2684747 dont Le nombre, L'entraxe ( 12) et L'écartement ( 13) varient afin d'évi- ter des décrochements de La flamme et permettre ainsi La régularisation de La combustion.