Brevet FR2683022A1 — publié le 19930430

"Brûleur radiant à écran céramique" L'invention concerne les brûleurs radiants et plus précisément les brûleurs radiants du type comportant au moins une plaque radiante enveloppée par un bandeau périphérique et un écran monté à débattement libre dans une structure porteuse du côté utilisation de cette plaque radiante. Grâce à l'écran, il est possible d'augmenter le rendement radiatif du brûleur, en plaquant la flamme sur la céramique constituant la plaque radiante, et aussi en récupérant la chaleur contenue dans les fumées qui s'échappent à haute température, l'écran jouant le rôle d'échangeur de chaleur. On connaît déjà des brûleurs radiants de ce type, dans lesquels l'écran radiant se présente sous la forme d'une plaque associée à un corps de brûleur pour délimiter une chambre de pré-mélange, tandis qu'un cadre en céramique présentant une structure périphérique interne permettant de recevoir le bord périphérique de la plaque- écran constitue une chambre de combustion isolée de toute partie métallique périphérique; le cadre en céramique recevant la plaque-écran est en appui contre une bride supérieure du bandeau périphérique, et le bandeau périphérique est solidarisé au corps par un système élastique par exemple à ressorts, en vue de compenser les dilatations Malgré ces précautions, la plaque-écran, qui est métallique, ne présente pas totalement la fiabilité que l'on pourraît en espérer; en effet, pour les puissances de chauffe supérieures à 6 ou 7 kw, le métal, porté couramment, lors du fonctionnement du brûleur, à une température de 1 100 OC environ, se dégrade lentement, et sa durée de vie est dans ces conditions estimée à environ 2 ans; comme le brûleur n'est pas aisément démontable, c'est alors la totalité de celui-ci qui doit être changée Aussi, on a tenté de remplacer les plaques-écrans métalliques connues par des plaques-écrans en céramique, mais ces plaques souffrent du même problème de fiabilité, puisqu'elles cassent même lorsqu'elles sont constituées d'une céramique de haut de gamme Ainsi, on est limité sur le couple puissance-durée de vie, et le choix d'un compromis est nécessaire. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et concerne à cet effet un brûleur radiant du type comportant au moins une plaque radiante enveloppée par un bandeau périphérique et un écran monté à débattement libre dans une structure porteuse du côté utilisation de cette plaque radiante, brûleur caractérisé en ce que l'écran comporte des barreaux isostatiques en céramique formant au moins une nappe de barreaux dans laquelle lesdits barreaux sont disposés sensiblement parallèles. Grâce à ces caractéristiques, on atteint des puissances de l'ordre de 10 kw avec une durée de vie des barreaux augmentée par rapport à celle des écrans selon la technique antérieure, et cela en conservant un montage simple et des moyens peu onéreux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférentielle de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée sur les dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 est une section transversale selon un plan médian, d'un brûleur selon l'invention, et la figure 2 est une section transversale selon le plan référencé II-II sur la figure 1. Le brûleur radiant représenté sur les figures comporte de manière connue une plaque radiante 1 montée, du côté de l'une de ses faces, contre un corps de brûleur 2, et du côté de la face opposée, contre une structure porteuse telle qu'un cadre en céramique 3; elle est entourée par un bandeau périphérique 4 fixé au corps de brûleur par des ressorts 6 prenant appui contre des zones planes prévues du côté du brûleur qui est opposé à la plaque radiante. Le corps de brûleur 2 est en forme de coupelle dont l'évidement 7 est naturellement du côté de la plaque radiante; dans cet évidement, est logé un déflecteur 8 fixé au corps de brûleur; le pourtour de l'évidement 7 est appliqué contre la plaque radiante 1 par l'intermédiaire d'une garniture 9 plate, en forme de couronne circulaire; le positionnement du cadre 3 par rapport à la plaque radiante 1 est assuré par des zones en gradin prévues en regard dans ces deux pièces. Le cadre en céramique 3 comporte lui-même, dans sa face interne, des logements 12 de solidarisation pour un écran. Selon l'invention, cet écran est constitué de barreaux isostatiques 13 en céramique disposés sensiblement parallèles, du côté et à distance de la face de la plaque radiante 1 qui est opposée au corps de brûleur 2. Ces barreaux 13 sont indépendants et leurs extrémités opposées sont montées avec un jeu dans leur logement respectif du cadre de telle sorte qu'ils puissent se dilater sans subir de contraintes mécaniques de compression dues à l'exiguïté de ce logement. La céramique utilisée est une céramique non oxyde, par exemple un carbure de silicium ou un nitrure de silicium, qui sont des matériaux bon conducteurs de la chaleur, suffisamment émissifs, et dont la tenue aux hautes températures et aux chocs thermiques est excellente. Dans ces conditions, pour une puissance de kw, la température atteint 1 3000 C, et la durée de vie de l'écran est sensiblement supérieure à 2 ans. Pour des raisons de facilité de montage, le cadre 3 peut avantageusement se réduire à une structure porteuse à deux côtés parallèles, puisque l'entretoisement de ces deux côtés est de toute manière assuré par les barreaux 13 disposés en nappe perpendiculairement à ces côtés, sensiblement sur un même plan parallèle à la plaque radiante; dans ce cas, pour éviter un courant d'air parallèle aux côtés en question, entre ceux-ci, la plaque radiante, et les barreaux 13, les barreaux d'extrémité sont de préférence disposés plus proches du plan de la plaque radiante dans lequel s'étend la face de celle-ci qui est en regard des barreaux; ainsi, si la distance entre les barreaux et la plaque radiante est sensiblement égale au diamètre des barreaux, les barreaux d'extrémité sont approximativement axés à mi- distance du plan de la face inférieure de la plaque. Comme on l'a vu, les barreaux ont notamment une fonction d'échangeur de chaleur, et l'on cherche grâce à eux à convertir le maximum d'énergie du gaz en énergie rayonnée Or, il est apparu que des barreaux dont la section présente un contour circulaire (pleins ou tubulaires) sont particulièrement intéressants et que le rayonnement et le rendement sont d'autant plus élevés que le diamètre des barreaux est faible; la limite est naturellement due à la fragilité qui en résulte; il semble que la plage acceptable soit celle des diamètres allant de 2 à 10 mm, avec un meilleur compromis pour 5 à 6 mm (en particulier 5,6 mm); il semble aussi que la plage la plus avantageuse pour les entr'axes entre les barreaux soit telle que la distance entre les barreaux soit comprise entre 10 à 40 % de leur entr'axes, avec un optimum vers 22 % (ce qui correspond à un entr'axes de 7,2 mm pour un diamètre de 5,6 mm). C'est alors que l'on obtient un maximum de rendement de la puissance rayonnée par l'appareil. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre On pourra par exemple prévoir qu'au lieu que les barreaux forment une nappe de barreaux dans laquelle ceux-ci sont disposés sensiblement parallèles, surmontée de deux autres barreaux parallèles à ceux de la nappe, les barreaux soient disposés en plusieurs nappes dans lesquelles tous les barreaux sont parallèles entre eux et disposés par exemple en quinconce, ou encore en plusieurs nappes dans chacune desquelles les barreaux sont parallèles, mais avec une direction différente d'une nappe à l'autre. REVENDICATIONS 1 Brûleur radiant du type comportant au moins une plaque radiante ( 1) enveloppée par un bandeau périphérique ( 4) et un écran monté à débattement libre dans une structure porteuse ( 3) du coté utilisation de cette plaque radiante, brûleur caractérisé en ce que l'écran comporte des barreaux isostatiques en céramique ( 11) formant au moins une nappe de barreaux dans laquelle lesdits barreaux sont disposés sensiblement parallèles. 2 Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) sont indépendants, et leurs extrémités opposées montées avec un jeu dans ladite structure porteuse ( 3). 3 Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran comporte plusieurs barreaux ( 11) disposés en nappe parallèlement à la plaque radiante ( 1). 4 Brûleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'écran comporte des barreaux d'extrémité plus proches que les autres barreaux du plan de la plaque radiante ( 1) dans lequel s'étend une face de celle-ci qui est en regard des barreaux ( 11). Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) sont en céramique non oxyde. 6 Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) sont en carbure de silicium. 7 Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) sont en nitrure de silicium. 8 Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) ont une section droite transversale à contour circulaire. 9 Brûleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) ont un diamètre compris entre 2 et 10 mm. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux ( 11) sont disposés en plusieurs nappes dans lesquelles les directions des barreaux sont différentes.