Brevet FR2719653A1 — publié le 19951110

L'invention concerne un brûleur, notamment pour combustibles liquides, comportant un tube à flamme, qui est disposé en aval d'un dispositif à diaphragme, peut être fixé sur un élément de support fixe, agencé de préférence sous la forme d'un tube de support et qui pénètre dans une chambre de combustion associée, et possédant une section transversale de recirculation qui est prévue dans la partie arrière du tube à flamme et est ouverte en direction de la chambre de combustion. Dans les brûleurs à flamme bleue connus du type mentionné plus haut, les sections transversales de recirculation, actives lors du fonctionnement permanent, sont fixes. La recirculation de produits de combustion accroît leur temps de séjour dans la zone de réaction, ce qui permet de réduire le pourcentage de NOx dans les gaz d'échappement et par conséquent est souhaitable. Cependant, dans la mesure o la température des produits de combustion, qui parviennent depuis la chambre de combustion dans la zone de réaction par l'intermédiaire de la section transversale de recirculation ouverte du côté de la chambre de combustion, est relativement basse, ceci peut avoir un effet nuisible sur la stabilité de la combustion. Cependant, la température des produits de combustion, qui peuvent être aspirés hors de la chambre de combustion dépend très fortement de la configuration de cette dernière et est par conséquent différente d'un type à l'autre. Pour une grandeur prédéterminée de façon fixe de la section transversale de recirculation qui est active pendant le fonctionnement continu, il faut par conséquent choisir une grandeur moyenne pour des questions de sécurité de fonctionnement. Il en résulte que la possibilité, qui est en soi présente dans le cas d'une température élevée des gaz d'échappement, d'un volume conséquent de recirculation n'est pas complètement épuisée et que, dans le cas d'une basse température des gaz d'échappement, la stabilité de la combustion est mise en danger. D'après DE 39 06 854 Cl on connaît assurément un brûleur à flamme bleue, dans lequel la section transversale de recirculation, qui est formée par des perçages radiaux du tube à flamme et est ouverte en direction de la chambre de combustion, peut être fermée en totalité ou en partie au moyen du déplacement d'une bague de fermeture montée sur le tube à flamme. Cette disposition n'est cependant pas prévue ici pour le fonctionnement permanent, mais sert uniquement à améliorer les caractéristiques de démarrage à froid du brûleur. Pendant le fonctionnement permanent, l'ensemble de la section transversale, prédéterminé de façon fixe, des perçages radiaux du tube à flamme agit en tant que section transversale de recirculation. Il n'est prévu aucune adaptation aux conditions de différents types de chambres de combustion. C'est pourquoi, à partir de là, la présente invention a pour but de perfectionner un brûleur à flamme bleue du type indiqué plus haut comportant des moyens simples et bon marché de manière que pour chaque cas d'utilisation une optimisation de la quantité des gaz de recirculation pouvant être aspirés hors de la chambre de combustion soit possible. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que la taille, qui est effective pendant le fonctionnement continu, de la section transversale de recirculation ouverte en direction de la chambre de combustion est réglable. Ces dispositions permettent d'éliminer complète- ment les inconvénients des dispositifs connus. Le réglage de la section transversale de recirculation, qui est active dans le cas du fonctionnement permanent et est ouverte en direction de la chambre de combustion, supprime la nécessi- té de compromis en ce qui concerne le choix de la taille de ladite section transversale de recirculation. Au contraire, on peut régler les vitesses de recirculation, qui sont optimales pour chaque chambre de combustion. Les disposi- tions selon l'invention garantissent par conséquent éga- lement que le brûleur selon l'invention peut être adapté de façon optimale, dans la pratique, à n'importe quel type de chambre de combustion, ce qui fournit une grande diversité. Selon une caractéristique avantageuse de l'inven- tion, le tube à flamme peut être fixé de façon amovible sur l'élément de support moyennant la formation d'une fente de recirculation possédant une largeur réglable de façon fixe. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, de façon appropriée grâce à la formation le tube à flamme, qui est séparé de l'élément de support moyennant la formation de la section transversale de recir- culation ouverte du côté de la chambre de combustion, peut être fixé de façon amovible sur l'élément de support par l'intermédiaire d'un dispositif de retenue, qui s'étend sur la section transversale de recirculation et qui possède au moins d'un côté une zone de réglage définie par une liaison à tige et fente. Ces dispositions fournissent une forme de réalisation particulièrement simple et bon marché. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de retenue possède, au moins d'un côté, une zone de réglage déterminée par une liaison à tige et fente. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tube à flamme est fixé sur des pattes de fixation, qui font saillie à partir d'une bague de retenue montée sur l'élément de support et qui possède au moins un trou allongé traversé par au moins une vis de fixation. Une autre disposition avantageuse peut consister en ce que la liaison à tige et fente est disposée obliquement par rapport à l'axe du brûleur. Ceci permet le réglage de la taille intérieure de la section transversale de recirculation, ouverte en direction de la chambre de combustion, moyennant une rotation du tube à flamme, ce qui garantit une commodité particulièrement grande de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, une échelle est associée au dispositif de fixation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un brûleur à flamme bleue conforme à l'invention; et - la figure 2 représente une vue partielle du dispositif, conforme à l'invention, de fixation du tube à flamme. Le brûleur à flamme bleue, qui est représenté sur la figure 1, contient un tube de support 2, qui fait saillie par rapport à un élément de boîtier fixe, ici se présentant sous la forme d'une plate- forme de montage 1, et dont l'espace intérieur, qui agit en tant que chambre de préparation de l'air de combustion, est raccordé à une soufflante d'air 3. Le tube de support 2 entoure un tube 5 de circulation du combustible, qui est disposé coaxialement et peut être chargé par un combustible, de préférence du mazout, par une pompe 4 d'entraînement du combustible, et qui porte, au niveau de son extrémité avant, un dispositif d'injection réalisé sous la forme d'une buse de pulvérisation 6. Au niveau de l'extrémité avant du tube de support 2 est prévu un dispositif à diaphragme 7, qui limite l'espace intérieur et possède une ouverture centrale de diaphragme 8, au moyen de laquelle le combustible et l'air de combustion peuvent sortir vers l'avant. Dans l'exemple représenté, le dispositif à diaphragme 7 est formé de deux parties. Le dispositif à diaphragme 7 contient ici une bague extérieure de diaphragme, fixée au tube de support 2 et comportant une ouverture centrale, dans laquelle peut être inséré au choix un insert en forme de bague associé possédant un évidement central plus petit. En fonction de la position de l'insert en forme de bague, on peut par conséquent utiliser soit son ouverture centrale de passage, soit l'ouverture centrale plus importante de la bague extérieure de diaphragme, en tant qu'ouverture de diaphragme. Sur la figure 1 on a pris pour base une position de fonctionnement, dans laquelle l'ouverture du diaphragme est plus petite sous la forme de l'ouverture centrale de passage de l'insert en forme de bague. La configuration, décrite précédemment, du dispositif à dia- phragme permet une adaptation de la section transversale active de l'ouverture centrale du diaphragme à différentes conditions de fonctionnement. C'est pourquoi, le présent brûleur peut fonctionner à deux étages. Pour le réglage de ladite bague d'insertion, un dispositif de réglage 9 est associé à cette dernière. A partir du dispositif à diaphragme 7 fait saillie vers l'avant un tube de mélange 9, qui est disposé coaxialement à l'ouverture centrale 8 du diaphragme et qui est chargé par l'intermédiaire de l'ouverture 8 du diaphragme, par de l'air de combustion et un combustible. Le tube de mélange 9 est entouré par un tube à flamme coaxial 10, qui fait saillie vers l'avant à partir du tube de support 2. Le diamètre du tube de mélange 9 est égal approximativement à la moitié du diamètre du tube à flamme 10. La longueur du tube mélangeur 9 correspond au maximum à un sixième de la longueur du tube à flamme 10. Le diamètre du tube à flamme 10 peut correspondre au diamètre du tube de support 2. Dans l'exemple de réalisation représenté, le diamètre du tube à flamme est légèrement inférieur au diamètre du tube de support. Pour l'allumage d'une flamme, il est prévu une électrode d'allumage 11 qui pénètre dans le tube à flamme 10. Pour observer la flamme allumée, on peut prévoir un tube d'observation 12 qui ressort vers l'arrière à partir du tube à flamme 10. Le tube de mélange 9 est fixé rigidement, par l'intermédiaire de pattes de fixation 13, sur la bague extérieure du diaphragme et du dispositif à diaphragme 7. Les pattes de fixation 13 agissent en tant qu'entretoises qui déterminent une fente circonférentielle, qui agit en tant que section transversale de recirculation 14 intérieure, c'est-à- dire tournée vers le tube à flamme 10 et qui est ici interrompue uniquement par les pattes de fixation 13. Entre l'extrémité arrière du tube à flamme 10 et l'extrémité avant voisine du tube de support 2 ou du dispositif à diaphragme 7 est également prévue une fente simplement interrompue par des pattes de fixation 15 et qui agit en tant que section transversale de recirculation 16 extérieure, c'est-à-dire ouverte en direction de la chambre de combustion, dans laquelle pénètre le tube à flamme 10. La section transversale de l'ouverture de diaphragme active 8 est adaptée au débit d'air respectif de telle sorte que, pour chaque étage de puissance, on obtient une vitesse axiale suffisamment élevée de l'air de combustion qui pénètre dans le tube de mélange 9 par l'intermédiaire de l'ouverture de diaphragme 8, qu'on obtient à partir de là un effet d'injection. Sur la base de cet effet d'injection, les produits de combustion sont aspirés hors du tube à flamme 10, par l'intermédiaire de la section transversale intérieure de recirculation 14 et sont envoyés au tube de mélange 9. Simultanément, les produits de combustion provenant de la chambre de combustion sont aspirés par l'intermédiaire de la section transversale extérieure de recirculation 16 et sont envoyés au tube à flamme 10 ou au tube de mélange 9. En raison de cette recirculation de produits de combustion, la pression partielle d'oxygène et par conséquent les températures de réaction peuvent être réduites, ce qui réduit la composante SOx des gaz d'échap- pement. Simultanément, les gaz d'échappement recirculant délivrent l'énergie qui est nécessaire pour l'obtention d'une préparation optimale du mélange. La température des gaz de fumée, qui sont aspirés hors de la chambre de combustion par l'intermédiaire de la section transversale extérieure de recirculation 16, ne doit pas être trop faible pour ne pas mettre en danger la stabilité de la combustion. La température de ces gaz de fumée dépend cependant très fortement de la configuration de la chambre de combustion et est par conséquent différente d'un type de chaudière à l'autre. Dans la mesure o la température desdits gaz d'échappement est trop faible, il est par conséquent nécessaire de réduire la quantité de gaz d'échappement aspirée à partir de la chambre de combustion. D'autre part, pour une température suffisamment élevée des gaz d'échappement, le pourcentage de recirculation peut être accru, ce qui permet d'obtenir des composantes NOx particulièrement faibles, sur la base des relations déjà mentionnées plus haut. Pour que soit possible ledit accroissement ou ladite réduction du pourcentage de recirculation, on peut régler la largeur de la fente constituant la section transversale extérieure de recirculation 16. Une fois réalisé le réglage, la largeur de la fente reste fixée pour le fonctionnement continu. Le réglage s'effectue en dehors du fonctionnement. Naturellement on pourrait imaginer de prévoir, en plus de ce réglage à fente axé sur les conditions du fonctionnement continu, également un dispositif de blocage non représenté ici de façon détaillée, réglable pendant le fonctionnement et associé à la section transversale extérieure de recirculation 16 et au moyen duquel la section transversale de recirculation extérieure 16 peut être fermée en totalité ou en partie, pendant la phase de démarrage, pour l'obtention de bonnes caractéristiques de démarrage à froid. De même on pourrait imaginer de prévoir également une possibilité de réglage de la taille intérieure de la section transversale intérieure de recirculation 14. Dans l'exemple représenté, la section transversale intérieure de recirculation 14 n'est pas réglable. Les pattes de fixation 13 sont par conséquent agencées et disposées de façon rigide. Au contraire le dispositif de fixation, qui relie le tube de fixation 10 au tube de support 2, contient les pattes de fixation 15 et s'étend sur la section transversale extérieure de recirculation 16, fournit la possibilité de réglage désirée du tube à flamme 10 et par conséquent de la section transversale extérieure de recirculation 16 intérieure d'une gamme de réglages prédéterminée. Le tube à flamme 10 est fixé sur les extrémités avant des pattes 15 sont coudées en fonction de la différence de diamètre entre le tube à flamme 10 et le tube de support 2. Plusieurs pattes de ce type peuvent être prévues sur la périphérie du tube. Les pattes peuvent être fixées individuellement sur le tube de support 2 par exemple au moyen d'une liaison à tige-fente respectivement associée. Dans l'exemple représenté, comme le montre la figure 2, les pattes 15 font saillie à partir d'une bague de support 17, qui est montée sur le tube de support 2 et qui est réglable dans la direction axiale. A cet effet, la bague de support 17 est équipée de façon appropriée, en plusieurs endroits de sa périphérie, de trous allongés 18 qui sont axiaux ou s'étendent obliquement par rapport à la direction axiale et que traversent respectivement une ou plusieurs vis de fixation 19 fixées sur le tube de support et sur lesquelles sont vissés des écrous respectifs de serrage associés. Dans l'exemple représenté, les trous allongés 18 s'étendent obliquement par rapport à la direction de l'axe du brûleur, ce qui a pour effet que lorsque le vissage se relâche sous l'effet de la rotation de la bague de support 17, il peut se produire un déplace- ment dans la direction axiale et par conséquent une modi- fication de la taille intérieure de la section transversale de recirculation extérieure 16. Ladite possibilité de rotation garantit une commodité particulièrement grande de commande. Pour faciliter le réglage, une échelle 20 peut être associée à la bague de fixation 17. Dans ce qui précède, on a expliqué de façon plus détaillé un exemple de réalisation préféré de l'invention, sans que l'invention y soit cependant nécessairement limitée. Ainsi, il serait également possible par exemple, pour obtenir la modification désirée de la section transversale, non pas de régler le tube à flamme 10, mais de prolonger ou de raccourcir ce dernier par un montage ou retrait de bagues arrière de prolongement. REVENDICATIONS 1. Brûleur, notamment pour combustibles liquides, comportant un tube à flamme (10), qui est disposé en aval d'un dispositif de diaphragme (7), peut être fixé sur un élément de support fixe, agencé de préférence sous la forme d'un tube de support (2) et qui pénètre dans une chambre de combustion associée, et possédant une section transversale de recirculation (16) qui est prévue dans la partie arrière du tube à flamme (10) et est ouverte en direction de la chambre de combustion, caractérisé en ce que la taille, qui est effective pendant le fonctionnement continu, de la section transversale de recirculation (16) ouverte en direction de la chambre de combustion est réglable. 2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube à flamme (10) peut être fixé de façon amovible sur l'élément de support moyennant la formation d'une fente de recirculation (16) possédant une largeur réglable de façon fixe. 3. Brûleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube à flamme (10) peut être fixé de façon amovible sur l'élément de support au moyen d'un dispositif de retenue (15,17,18,19), qui s'étend sur la section transversale de recirculation (16) et possède une zone de réglage. 4. Brûleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de retenue possède, au moins d'un côté, une zone de réglage déterminée par une liaison à tige et fente (18,19). 5. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le tube à flamme (10) est fixé sur des pattes de fixation (15), qui font saillie à partir d'une bague de retenue (17) montée sur l'élément de support et qui possède au moins un trou allongé (18) traversé par au moins une vis de fixation (19). il 6. Brûleur selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la liaison à tige et fente (18,19) possède une fente, dont l'axe est oblique par rapport à l'axe du brûleur.5 7. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'une échelle est associée au dispositif de fixation.