Brevet FR2678355A3 — publié le 19921231

FR 2678355 A3 19921231 FR 9108182 A 19910626 La présente invention a pour objet un ensemble constitué par un brûleur du type à rampes, un échangeur de chaleur et une chambre de com- bustion. On sait qu'on désigne sous Le terme de brûleur à rampes un brûleur qui comprend un certain nombre d'éléments rectilignes disposés côte à côte, dans chacun desquels sont ménagées des lumières traversées par le mélange de gaz combustible et d'air comburant primaire, lequel mélange est amené à chaque élément par un conduit profilé qui présente vers l'amont un tube Venturi propre à assurer le méLange air/gaz Suivant les cas, l'air est induit par le gaz provenant de La buse ou bien il est refoulé par un ventilateur. On peut se référer plus particulièrement à la réalisation qui a été décrite dans le demande de brevet italien N 85 507/A/84 au nom du même Demandeur, dans lequel il est prévu que les rampes sont rapprochées de manière tellement étroite qu'elles interdisent le passage de l'air secondaire qui alimente les flammes, de sorte que l'ensemble de la com- bustion est assuré par le seul air comburant primaire, prévu en excès par rapport à la quantité stéchiométrique dans un pourcentage variant de à 40 %, ceci dans le but principal de réduire le pourcentage de pro- duits nitreux (NOX) renfermé par les produits de combustion. Il convient par ailleurs d'observer qu'on se heurte à un inconvé- nient particulier lorsqu'il s'agit de chaudière dans lesquelles il est possible de régler la puissance En fait, lorsqu'on abaisse la puissan- ce, le rendement de la chaudière tend à augmenter du fait que la même surface à ailettes de l'échangeur reçoit une quantité moindre de cha- leur. Dans ces conditions apparaît le phénomène de la condensation de la vapeur d'eau sur la surface à ailettes, ce qui provoque la corrosion de cet échangeur, ainsi à la limite que les retombées de l'eau de condensa- tion sur le brûleur; ce dernier fonctionne donc dans des conditions mauvaises et risque d'être endommagé. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un appareillage constitué par un brûleur du type à rampes, un échangeur de chaleur et une chambre de combustion qui soit exempt des inconvénients sus-mentionnés. Ceci est obtenu en conformant de manière particulière la tête de chacune des rampes, ainsi qu'en pratiquant sur les parois de la chambre de combustion, en amont de l'échangeur de chaleur, des orifices pour l'émission d'une quantité d'air destinée à la dilution des fumées. Cette disposition permet de réduire La température du point de ro- sée; Les orifices sont ménagés à une hauteur tel Le que l'air qui pénètre à travers Lesdits orifices soit apte à di Luer Les fumées après que La combustion a été complétée, en évitant de La sorte La formation de CO. D'autres dispositions remarquables de L'appareil Lage suivant l'in- vention ressortiront de La description qui va suivre en référence au dessin annexé, leque L desssin, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre L'invention, Les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig 1 est une coupe verticale schématique d'un appareillage établi conformément à l'invention; Fig 2 est une vue en perspective axionométrique montrant l'un des éléments ou rampe de l'appareillage suivant fig 1. En fig 1, on peut voir que L'appareillage représenté comprend une chambre de combustion 1 au-dessous de Laquelle est prévu un brûleur à rampes 2, tandis que sa partie supérieure est surmontée par un échangeur de chaleur 3 Les fumées sont évacuées à L'extérieur à travers un con- duit de cheminée 4. Le brûleur 2 est alimenté en air pulsé au moyen d'un ventilateur 5. Cet air se mélange avec le combustible provenant d'une série de buses 6 disposées en vis-à-vis des ouvertures d'entrée 7 d'un tube Venturi 8, prévu en amont d'un conduit profilé 9, le tout à La façon en soi connue. Conformément à une première caractéristique essentielle de L'appa- reillage suivant L'invention, dans les parois 1 ' de la chambre de com- bustion sont ménagés des orifices 10 à travers Lesquels est introduit à L'intérieur de ladite chambre L'air pulsé par un ventilateur 11. Cet air sert à diluer les fumées chaudes provenant du brûleur, en vue de diminuer La température du point de rosée et d'éviter ainsi la condensation de L'eau sur l'échangeur, condensation dont on a antérieu- rement indiqué les inconvénients. On est ainsi en mesure de maintenir de manière constante Le débit de l'air de dilution ou, en alternative, on peut prévoir la possibilité de faire varier ce débit en fonction inverse de La puissance thermique du brûleur, en obtenant de la sorte un rendement constant. Il est avantageux que le plus grand nombre des orifices soit pra- tiqué dans la paroi qui correspond à celle dans Laquelle les tubes d'eau de l'échangeur de chaleur se trouvent à la température La plus basse, c'est-à-dire dans La paroi tournée du côté de L'entrée de L'eau froide. En effet, La différence de température entre les sections d'entrée et de sortie de l'eau est d'environ 200, ce qui explique que la formation de condensat sur Les tubes est favorisée Lorsque L'eau est la plus froide. On comprend dans ces conditions que le rendement peut être maintenu au niveau le plus élevé possible, du fait que la dilution est opérée là o elle est effectivement nécessaire. Une autre caractéristique fondamentale de l'appareillage suivant l'invention réside dans la conformation particulière du brûleur, au niveau de La tête de celui-ci (voir fig 2). La partie supérieure ou tête de chaque élément présente une struc- ture en forme de boîtier 12 propre à définir une chambre 13 entre son fond percé en 13 ' et son p Lafond 14 percé de trous 15 au niveau desquels s'opère la combustion. Par suite de la Longueur de la tête ainsi conformée, la structure sera réalisée en au moins deux éléments, trois dans la réalisation représentée Cet agencement s'est révélé utile du fait qu'il réduit Les effets des déformations thermiques et qu'en outre la construction est considérablement simplifiée. Les essais qui ont été effectués ont permis de vérifier que l'em- bouchure du tube Venturi 7 devait préférablement présenter une section relativement réduite Ceci peut être obtenu en montant, en avant de l'embouchure, une tôle 7 ' (voir fig 1) qui est percée d'un trou calibré dont la section est plus faible que celle de l'embouchure précitée de façon à fermer partiellement cette dernière. En premier Lieu, cette disposition permet de maintenir constant le rapport air/gaz dans les différentes conditions d'emploi Dans le cas contraire, on a pu en effet constater un échauffement excessif de la partie centra Le des têtes du brûleur. De plus, l'étranglement obtenu détermine une différence considéra- ble de pression entre La zone d'entrée du mélange gazeux et la zone de la chambre de combustion située immédiatement en aval de la tête du brûleur. De cette façon, il est en effet possible de disposer un capteur 16, propre à relever la différence de pression entre ces deux zones, et ce même dans les conditions de fonctionnement à basse puissance Ceci peut être utile en vue du réglage de la pression du gaz en fonction de celle de l'air comburant, laquelle est à la façon connue réglée en fonction de la demande d'énergie thermique de la part de l'utilisateur, suivant qu'il s'agit du chauffage de l'ambiance ou du chauffage de l'eau sani- taire. On peut prévoir un ventilateur unique propre à assurer les fonc- tions des deux ventilateurs 5 et 11 ci-dessus décrits En vue d'éviter des vibrations éventuelles du front de flamme, il s'est révélé utile de prévoir une plaque perforée 17, montée immédiatement en aval de l'échangeur 3 On comprend que cette plaque 17 détermine une résistance au passage des fumées et désamorce ainsi la mise en vibration sus-men- tionnée. Les essais ont permis de vérifier que l'appareillage suivant l'invention est en mesure de réduire de manière très sensible et même d'éviter totalement la formation d'un condensat au niveau de l'échan- geur En outre, les produits de combustion présentent une très faible teneur en NO ainsi qu'en CO. x 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. t 5 2678355 R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareillage de chauffe constitué par un brûleur à rampes, un échangeur de chaleur et une chambre de combustion, caractérisé en ce que chacune des rampes du brûleur présente une structure ( 12) en forme de boîtier qui est perforée à sa partie supérieure ( 14), tandis que sur les parois ( 1 ') de la chambre de combustion ( 1) sont ménagés, en amont de l'échangeur de chaleur ( 3), des orifices ( 10) pour l'entrée d'un air pulsé destiné à la dilution des fumées. 2 Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une t 6 le perforée ( 17) en aval de l'échangeur ( 3). 3 Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en avant de l'embouchure d'entrée ( 7) du Venturi ( 8) qui alimente chacune des rampes du brûleur ( 2) est prévue une tôle ( 7 ') percée d'un trou calibré dont la section est inférieure à celle de l'embouchure précitée de façon à l'obturer partiellement. 4 Appareillage suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il comporte un ventilateur unique propre à assurer à lui seul, l'alimentation en air comburant du brûleur et l'alimentation en air de dilution de la chambre de combustion. Appareillage suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que la structure en forme de boîtier ( 12) prévue au niveau de chacune des rampes est divisée transversalement en au moins deux secteurs assemblés l'un contre l'autre.