Brevet FR2695457A1 — publié le 19940311

Perfectionnements aux brûleurs atmosphériques à gaz. L'invention est relative aux brûleurs à gaz dits atmosphériques, c' est-à-dire pour lesquels l'air comburant primaire est aspiré dans l'atmosphère par au moins un jet de gaz combustible sous pression sortant d'un injecteur, à l'entrée d'un tube Venturi délimitant la portion amont du brûleur. Ces brûleurs sont destinés notamment à équiper les appareils de chauffage et de production d'eau chaude fonctionnant au gaz dont la puissance nominale n'excède pas 70 kW thermiques. Dans les modes de réalisation connus de ces brûleurs, chaque tube Venturi débouche dans une chambre aval qui lui est affectée en propre et dont la paroi aval extrême est perforée par des orifices formant ajutages pour les flammes : chaque jet du pré-mélange air primairegaz combustible sortant à travers l'un de ces ajutages est allumé à sa sortie de l'ajutage et la combustion dudit jet, auquel se mélange l'air secondaire atmosphérique qui entoure ce jet et est entraîné par lui, constitue une flamme. Avec ces réalisations, le pré-mélange air primaire-gaz combustible réalisé dans chacun des ensembles constitués par un tube Venturi et par la chambre aval qui lui est associée n'est pas très intime : le pourcentage, de l'air comburant total, qui est alors constitué par l'air primaire intimement pré-mélangé, est relativement faible, savoir en général de l'ordre de 40 t seulement et, du fait que le pourcentage de l'air secondaire, moins bien mélangé au gaz, soit très élevé, entraîne une production relativement importante d'imbrûlés, tel que notamment des composés carbonés et nitreux. L'invention a pour but, entre autres, de remédier à cet inconvénient. A cet effet, les brûleurs du genre en question selon l'invention comprennent encore une pluralité de tubes Venturi alimentés respectivement par autant d'injecteurs et débouchant dans des chambres aval et ils sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils sont subdivisés en p brûleurs élémentaires (p étant un entier supérieur à 1) comprenant chacun n tubes Venturi (n étant un entier supérieur à 2) disposés côte à côte et en ce que les chambres aval associées à ces n tubes Venturi composant un même brûleur élémentaire sont constituées par une chambre commune unique dont la paroi extrême aval, perforée, constitue une rampe de combustion unique. L'invention vise également les brûleurs élémentaires compris par les brûleurs ci-dessus et répondant à la définition donnée ci-dessus. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - les différents tubes Venturi qui débouchent dans une chambre aval commune et constituent avec elle un brûleur élémentaire présentent des axes rectilignes parallèles et coplanaires, - l'ensemble constitué par n tubes Venturi et par au moins la portion amont de la chambre aval commune dans laquelle débouchent ces tubes est constitué à l'aide de deux demi-coquilles métalliques juxtaposées de façon étanche l'une contre l'autre, - les p brûleurs élémentaires composant le brûleur forment des éléments plats disposés parallèlement les uns aux autres et ils sont alimentés respectivement par p nourrices tubulaires s'étendant parallèlement à ces éléments plats et portant chacune n injecteurs, - les p nourrices sont alimentées en parallèle à partir d'une même source de gaz combustible sous pression à travers respectivement p vannes, - les p vannes sont du type tout ou rien, - les entiers n et p sont respectivement égaux à huit et à trois. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent respectivement en vue de côté selon la flèche I de la figure 2 et en vue de côté selon la flèche Il de la figure 1, perpendiculaire à la flèche I, un brûleur à gaz établi conformément à l'invention. La figure 3 est une vue en plan de ce brûleur, parties enlevées. Le brûleur ici considéré comprend trois brûleurs élémentaires 1 définissant trois rampes de combustion 2 qui s'étendent respectivement selon des tronçons rectilignes parallèles situés dans un même plan horizontal. Chaque brûleur élémentaire 1 comprend - huit tubes Venturi 3 s'étendant respectivement selon des axes verticaux situés dans un même plan vertical, chaque tube comprenant un court convergent 31, un col cylindrique 32 et un long divergent 33, - et une chambre aval commune 4 ou caisson présentant une forme générale parallélépipèdique, dans laquelle débouchent la totalité des divergents 33. Ladite chambre 4 est délimitée supérieurement par une grille ou paroi perforée en 5, constituant la rampe de combustion 2, les flammes 6 du brûleur étant formées par allumage des jets de pré-mélange combustible sous pression émis à travers les perforations 5. L'ensemble constitué par les tubes Venturi 3 et au moins la portion amont de la chambre aval commune 4 qui leur est associée est formé par deux demi-coquilles, de préférence identiques, qui sont assemblées jointivement et de façon étanche l'une contre l'autre, notamment par sertissage ou soudure : chaque demi-coquille est avantageusement constituée par une tôle emboutie. Comme visible sur la figure 2, chaque rampe 2 présente avantageusement une forme bombée vers l'extérieur : de la sorte, certaines des flammes latérales 61 sortant de chaque rampe 2 sont orientées vers la rampe voisine, ce qui rend possible un allumage automatique de chaque rampe à partir d'une rampe voisine déjà allumée. Chaque brûleur élémentaire 1 constitue un élément plat qui est placé au-dessus d'une nourrice tubulaire 7 s'étendant parallèlement à cet élément et équipée de huit injecteurs 8. Chaque injecteur 8 est orienté vers le haut et disposé selon l'axe d'un tube Venturi 3, un peu au-dessous de son convergent 31 de façon à rendre possible 1 'admis- sion d'air comburant à ce niveau, par entraînement de cet air à partir du gaz combustible injecté sous pression à travers ledit injecteur 8. Les axes des trois nourrices tubulaires 7 sont de préférence horizontaux, parallèles et coplanaires. Ces trois nourrices sont alimentées à partir d'une même source de gaz combustible sous pression 9, à travers des canalisations 10 et, respectivement, trois vannes 11. Ces vannes 11 peuvent être modulantes, et par exemple susceptibles d'occuper chacune à volonté l'une ou l'autre de trois positions, savoir une position complètement fermée, une position ouverte à moitié et une position complètement ouverte. Avec cette formule, il est possible d'alimenter chacun des brûleurs élémentaires avec un débit de gaz correspondant au maximum admissible et avec un débit de gaz moitié du précédent : on peut ainsi, en ouvrant successivement et progressivement les trois vannes 11, régler la puissance calorifique du brûleur, d'une façon discontinue, depuis le sixième de sa valeur nominale à sa valeur nominale proprement dite, en passant successivement par chacun des sixièmes intermédiaires. Selon une variante conforme à l'enseignement de la demande de brevet déposée ce jour au même nom pour des "Perfectionnements aux générateurs de calories mettant en oeuvre la combustion d'un gaz", les trois vannes 11 sont du type tout ou rien et sont dimensionnées de façon telle que, lorsqu'elles sont ouvertes, les brûleurs élémentaires qu'elles alimentent travaillent chacun avec le débit de gaz optimum au plan de la combustion. Dans ce cas, les ouvertures des trois vannes se succèdent en fonction des besoins calorifiques, l'un seulement des trois brûleurs élémentaires étant allumé lorsque les besoins calorifiques sont relativement faibles alors qu'au contraire deux de ces brûleurs élémentaires sont allumés pour un besoin calorifique plus important et que les trois brûleurs élémentaires sont alimentés pour le besoin maximum. Le fonctionnement de chaque brûleur élémentaire est le suivant. Dès que la vanne 11 d'alimentation qui lui est associée est ouverte, le gaz combustible sous pression provenant de la source 9 est émis, à travers les injecteurs 8 correspondants, dans l'ensemble des tubes Venturi 3 composant ce brûleur élémentaire. Dans l'intervalle qui sépare la sortie de chaque injecteur 8 de l'entrée de chaque tube Venturi 3, le jet de gaz combustible sortant sous pression de l'injecteur est entouré par un manchon d'air qui est entraîné par ce jet et qui constitue l'air comburant primaire. Cet air primaire est intimement mélangé au gaz combustible à l'intérieur de chaque tube Venturi 3 : le pré-mélange de ces deux constituants qui parvient dans la chambre aval 4 est donc déjà relativement intime. Ce pré-mélange est complété dans ladite chambre par le contact mutuel des différents courants pré-mélangés provenant respectivement des différents tubes Venturi 3 et débouchant tous dans cette même chambre. Les jets, de ce pré-mélange, qui sortent en définitive de la chambre 4 à travers les perforations 5 et forment les flammes 6, ont alors des compositions particulièrement homogènes. Le complément d'air comburant nécessaire à la combustion (air secondaire) est, comme d'habitude, prélevé dans l'air ambiant par les jets ci-dessus eux-mêmes à leur sortie des perforations 5. Du fait de l'excellent brassage observé entre les deux constituants du pré-mélange dans l'ensemble constitué par les tubes Venturi 3 et la chambre commune 4, on peut augmenter la proportion de l'air comburant primaire par rapport à celle généralement envisagée dans les brûleurs atmosphériques connus, cette proportion pouvant en particulier dépasser la moitié du total. On obtient ainsi une très bonne combustion et une forte réduction des produits imbrûlés nocifs tels que les produits nitreux. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose d'un brûleur atmosphérique dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Brûleur atmosphérique à gaz, comprenant une pluralité de tubes Venturi alimentés respectivement par autant d'injecteurs et débouchant dans des chambres aval, caractérisé en ce qu'il est subdivisé en p brûleurs élémentaires (1) (p étant un entier supérieur à 1) comprenant chacun n tubes Venturi (3) (n étant un entier supérieur à 2) disposés côte à côte et en ce que les chambres aval associées à ces n tubes Venturi composant un même brûleur élémentaire sont constituées par une chambre commune unique (4) dont la paroi extrême aval, perforée, constitue une rampe de combustion unique (2). 2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents tubes Venturi (3) qui débouchent dans une chambre aval commune (4) et constituent avec elle un brûleur élémentaire (1) présentent des axes rectilignes parallèles et coplanaires. 3. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble constitué par n tubes Venturi (3) et par au moins la portion amont de la chambre aval commune (4) dans laquelle débouchent ces tubes est constitué à l'aide de deux demi-coquilles métalliques juxtaposées de façon étanche l'une contre l'autre. 4. Brûleur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les p brûleurs élémentaires (1) qui le composent forment des éléments plats disposés parallèlement les uns aux autres et sont alimentés respectivement par p nourrices tubulaires (7) s'étendant parallèlement à ces éléments plats et portant chacune n injecteurs (8). 5. Brûleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les p nourrices (7) sont alimentées en parallèle à partir d'une même source (9) de gaz combustible sous pression à travers respectivement p vannes (11). 6. Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les p vannes (11) sont du type tout ou rien. 7. Brûleur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les entiers n et p sont respectivement égaux à huit et à trois. 8. Brûleur élémentaire compris par le brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend n tubes Venturi (3) (n étant un entier supérieur à 2) disposés côte à côte et une chambre aval unique (4) dans laquelle débouchent tous ces tubes Venturi, chambre dont la paroi extrême aval, perforée, constitue une rampe de combustion unique (2). 9. Brûleur élémentaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tubes Venturi (3) qui le constituent présentent des axes rectilignes parallèles et coplanaires. 10.Brûleur élémentaire selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'ensemble constitué par ses tubes Venturi (3) et par au moins la portion amont de sa chambre aval commune (4) est constitué à l'aide de deux demi-coquilles métalliques juxtaposées de façon étanche l'une contre l'autre.