Brevet FR2723175A1 — publié le 19960202

Perfectionnements aux systèmes de chauffage colportant un foyer et un brûleur à air soufflé dont la flaire se développe dans ce foyer. La présente invention concerne les systèmes de chauffage comprenant une chambre de combustion dite "foyer", et un brûleur à air soufflé dont la flamme se développe dans ce foyer. L'invention concerne plus particulièrement des perfectionnements apportés à de tels systèmes, en vue de limiter la production d'oxydes d'azote dans le foyer. On sait, en effet, que divers oxydes d'azote sont présents dans les produits de combustion émis par le brûleur et que, ces produits étant dangereux pour l'environnement, on cherche à en réduire autant que possible la production. Dans la pratique, leur formation est liée à deux paramètres - la température des produits de la combustion - le temps de séjour de ces produits dans le foyer. I1 est clair que, plus la température des produits de la combustion est élevée et plus l'azote présent dans l'air comburant ou dans le combustible séjourne longtemps dans une enceinte à température élevée, plus les risques sont grands de produire des oxydes d'azote. Bien entendu, le mécanisme de formation de ces oxydes dépend aussi de d'autres facteurs, mais, dans le cadre de la présente invention, ne seront pris en considération que les deux paramètres qui viennent d'être mentionnés. Ceux-ci, en première analyse, ont des effets inverses sur la production des oxydes d'azote. En effet, pour abaisser la température d'équilibre de la flamme du brûleur, on peut augmenter le volume du foyer, qui, ainsi, offre une surface d'échange plus importante pour absorber la chaleur dégagée par la combustion et, par conséquent, diminuer la température d'équilibre de la flamme. En revanche, à puissance constante émise par le brûleur, cet accroissement du volume du foyer a pour effet d'augmenter la durée de séjour dans celui-ci des produits de la combustion. On rappellera, à ce propos, que l'une des fonctions du foyer est de favoriser un mélange aussi complet que possible du combustible et de l'air de combustion. Or, si ce mélange est déjà réalisé de façon satisfaisante au niveau du brûleur, un grand volume de foyer s'avère moins nécessaire. La présente invention vise à réduire, dans un foyer, la formation d'oxydes d'azote dans les produits de combustion émis par un brûleur, sans modifier les caractéristiques du brûleur et les dimensions du foyer. A cet effet, l'invention a pour objet un système de chauffage comprenant une chambre de combustion ou "foyer" et un brûleur à air soufflé dont la flamme se développe dans ce foyer, caractérisé en ce qu'au moins un obstacle apte à absorber une partie des calories de la flamme et à les réémettre par rayonnement en direction des parois internes du foyer est disposé dans ce foyer sur le trajet de la flamme du brûleur, à une distance du gueulard de ce brûleur telle qu'au moins une partie de la surface dudit obstacle tournée vers le brûleur est léchée par la flamme émise par celui-ci. L'obstacle léché par la flamme sera ainsi fortement chauffé par celle-ci, à laquelle il prélèvera de la chaleur, qu'il rayonnera ensuite dans le foyer, ce qui aura pour effet de diminuer la température d'équilibre de la flamme, sans augmenter pour autant la durée de séjour des produits de la combustion dans le foyer. Cet obstacle pourra être en divers matériaux, par exemple en acier réfractaire ou en céramique. Avantageusement, l'obstacle léché par la flamme comportera des perforations que traversera la flamme du brûleur. Le diamètre, le nombre, et la répartition de ces perforations, de même que la distance du gueulard du brûleur à la surface de l'obstacle léchée par la flamme dépendront naturellement des caractéristiques du brûleur et de celles du foyer. A titre d'exemple, la surface des perforations de la surface léchée par le brûleur représentera avantageusement entre un cinquième et un tiers de cette dernière. La distance entre le point de la surface léchée par la flamme la plus proche du gueulard du brûleur et celui-ci sera avantageusement de l'ordre de 10 à 20 cm. L'obstacle destiné à absorber les calories pourra avoir des formes diverses, développables ou non, et comprendre, par exemple, une feuille ou plaque, incurvée ou non, ou une surface conique dont le sommet ou le volume interne est tourné vers le gueulard du brûleur. De préférence, l'obstacle absorbant les calories comportera un axe de symétrie confondu avec l'axe du gueulard du brûleur. L'invention s'applique tout particulièrement aux systèmes de chauffage comportant un foyer vertical, dont la disposition symétrique permet d'éviter ou de limiter l'apparition de points chauds dans la flamme, mais elle n'est pas limitée à cette application. L'invention s'applique également à tout brûleur à air soufflé, que le combustible utilisé soit un gaz ou un liquide. Les dessins annexés, qui n'ont pas de caractère limitatif, illustrent diverses formes de mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins La figure 1 est une vue schématique d'un premier dispositif conforme à l'invention La figure 2 est une vue suivant la flèche F de ce dispositif Les figures 3 et 4 sont des vus schématiques analogues à la figure 1 de deux autres formes de réalisation de l'invention. Sur toutes les figures, le brûleur à air soufflé est désigné par la référence 1, le gueulard du brûleur par la référence 2 et le foyer du dispositif, disposé verticalement, coaxialement au gueulard 2, par la référence 3. Dans le cas de la figure 1, l'obstacle 4 disposé sur le trajet de la flamme du brûleur et léché au moins partiellement par celle-ci comprend deux plaques planes verticales 4a, 4b, perpendiculaires entre elles, dont la droite d'intersection est confondue avec l'axe du gueulard 2 du brûleur. Les plaques 4a, 4b, sont fortement chauffées par la flamme du brûleur, à laquelle elles prélèvent donc des calories, pour les réémettre par rayonnement en direction des parois internes, en abaissant ainsi la température d'équilibre de la flamme et la teneur en oxydes d'azote des produits de la combustion. Dans le cas de la figure 3, l'obstacle destiné à absorber des calories est constitué par une plaque 5, comportant des perforations 6, qui est disposée perpendiculaire à l'axe du foyer 3. Un élément perforé tel que la plaque 5 présente deux avantages importants, par rapport à un élément non perforé - d'une part, la plaque étant traversée par la flamme, elle reçoit plus de chaleur qu'une plaque pleine et elle refroidit donc mieux la flamme - d'autre part, elle améliore l'homogénéité du mélange combustible-comburant, ce qui limite l'apparition de points chauds dans la flamme et permet de réduire éventuellement le volume du foyer. Dans le cas de la figure 4, l'obstacle destiné à absorber des calories de la flamme du brûleur et à réduire ainsi la production d'oxydes d'azote est constitué par une feuille 7 formée en un cône, dont la pointe est dirigée vers le brûleur et qui est dépourvue de base. La feuille 6 comporte des perforations 7, que traverse la flamme du brûleur. Comme indiqué ci-dessus, la position de la feuille conique 6 pourrait être inversée par rapport au brûleur, la pointe du cône constituant alors le point le plus éloigné du brûleur et le volume intérieur du cône étant tourné vers le gueulard du brûleur. Naturellement, bien d'autres types d'obstacles aptes à absorber des calories de la flamme pourraient être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. La Demanderesse a établi, par des essais extensifs, qu'en choisissant judicieusement l'obstacle absorbant le plus approprié à un ensemble existant de brûleur et de foyer, il est possible de réduire d'au moins 15% et souvent davantage, jusqu'à 20 %, la teneur en oxydes d'azote des produits de la combustion. REVENDICATIONS 1. Système de chauffage comprenant une chambre de combustion ou foyer (3) et un brûleur (1) à air soufflé dont la flamme se développe dans ce foyer (3), caractérisé en ce qu'au moins un obstacle (4, 5, 7) apte à absorber une partie des calories de la flamme et à les réémettre par rayonnement en direction des parois internes du foyer (3) est disposé dans ce foyer sur le trajet de la flamme du brûleur (1), à une distance du gueulard (2) de ce brûleur telle qu'au moins une partie de la surface dudit obstacle tournée vers le brûleur est léchée par la flamme émise par celui-ci. 2. Système de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obstacle comprend au moins une plaque plane (4a, 4b), parallèle à l'axe du gueulard (2) du brûleur (1). 3. Système de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit obstacle comprend deux plaques planes perpendiculaires (4a, 4b) , dont la droite d'intersection est sensiblement confondue avec l'axe du gueulard (2) du brûleur (1). 4. Système de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obstacle comprend une plaque plane (5) disposée perpendiculairement à l'axe du gueulard (2) du brûleur (1). 5. Système de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obstacle comprend une feuille (7) formée en un cône dépourvu de base, dont la pointe ou le volume intérieur est tourné vers le gueulard (2) du brûleur (1). 6. Système de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obstacle (4, 5, 7) comporte des perforations (4, 8) que traverse la flamme du brûleur. 7. Système de chauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le foyer est vertical et coaxial au gueulard (2) du brûleur (1).