Brevet FR2745891A1 — publié le 19970912

L'invention se rapporte à un brûleur atmosphérique à gaz à prémélange total limitant les émissions de NOx et de CO et concerne plus précisément un brûleur à double venturi en forme de V. Les brûleurs atmosphériques à prémélange total à gaz limitant les émissions de NOx et de CO comportent comme on le sait, dans une forme très répandue de réalisation un certain nombre de rampes rectilignes et parallèles percées d'ouvertures au travers desquelles s 'écoule le mélange air/gaz, produisant un tapis de flamme sous l'échangeur de l'appareil. Le mélange est conduit à ces différents éléments par des venturis et des diffuseurs alimentés par un collecteur commun équipé d' injecteurs en face de chaque venturi. Mais ce type de brûleur étant soumis à un échauffement important notamment au niveau des sorties de flamme, il faut l'équiper d'un système de refroidissement pour éviter les retours de flamme et la détérioration des matériaux. Pour éviter cet inconvénient, il est bien connu de réaliser le corps de brûleur en un matériau présentant un coefficient élevé de conduction thermique et qui résiste à la température. En outre il est prévu que des conduits de fluide de refroidissement soient disposés à proximité des sorties de flamme pour les ramener à des températures acceptables. On connait une réalisation de ce type qui consiste à placer un conduit de refroidissement qui s'étend transversalement sous les sorties de flamme selon un parcours en forme de U. Le conduit est fixé par sertissage au corps du brûleur et assure par conduction le refroidissement des sorties de flamme. Les installations connues présentent cependant un encombrement pouvant gêner l'installation du brûleur dans l'appareil. Il apparaît aussi que la répartition du mélange air/gaz et son homogénéisation pour tous les débits caloriques ne soient pas réalisés de façon optimale. Cela a conduit la Demanderesse à repenser complètement la conception du brûleur atmosphérique à prémélange total pour obtenir un ensemble fiable, à flamme stable et à encombrement satisfaisant, ensemble dans lequel en outre les tubes de refroidissement sont disposés de telle façon qu'ils participent à la répartition et à l'écoulement du mélange gazeux dans le diffuseur. L'invention a donc pour objet un brûleur atmosphérique à gaz comportant une pluralité de bras de brûleur en matériau présentant un coefficient élevé de conduction thermique, qui sont disposés côte à côte et se terminent chacun par une sortie de flamme spécifique, le mélange air/gaz étant distribué vers ces ouvertures par des diffuseurs et lesdits bras de brûleur étant équipés de deux tubes de refroidissement parcourus par un liquide et disposés symétriquement par rapport à l'axe de symétrie des bras, brûleur selon lequel chacun de ces bras comporte deux venturis disposés en V dont chaque extrémité ouverte débouche à courte distance d'un injecteur porté par un collecteur unique et dont chaque extrémité opposée distribue le mélange air/gaz vers un diffuseur de forme générale triangulaire et supportant la sortie de flamme. Des caractéristiques particulières et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation faisant référence aux dessins annexés qui représentent Figure 1, une vue en perspective d'un bras de brûleur et figure 2 la vue en plan de ce bras. Figure 3 une vue du dessus d'une rampe de brûleur équipée de ces bras et figure 4 une vue en élévation d'une rampe partiellement équipée de bras. On voit aux figures 1 et 2 un bras de brûleur 1 parmi une pluralité de bras disposés côte à côte comme le montre la figure 3. Chaque bras est terminé par une sortie de flamme 2 constituée d'ouvertures parrallèles 3. Le mélange air/gaz est distribué vers chacune de ces sorties de flamme par un diffuseur 4 en matériau bon conducteur de la chaleur de forme générale triangulaire, réalisé comme une coquille plate dont la pointe 11, du côté opposé à la sortie, communique avec un venturi en acier 5. On voit que chacun des venturis forme avec l'autre un V, prolongeant les parois extérieures 8 inclinées des diffuseurs. L'extrémité ouverte de chaque venturi débouche à courte distance de deux injecteurs 6 portés par un collecteur 7. Ce dernier comprend en son milieu une pièce de centrage ou peigne 12 servant à supporter les divers bras 1 et à les positionner de manière précise en regard des injecteurs. Enfin, les diffuseurs droit et gauche de chaque bras de brûleur sont parties d'une même pièce 13 dans laquelle ils sont emboutis. Chaque diffuseur 4 est traversé par un tube de refroidissement 9 perpendiculairement à ses deux faces planes constituant sa coquille, le tube étant parcouru par un liquide de refroidissement. On voit aussi à la figure 2 qu'une chicane 10 en forme de crosse est formée à l'intérieur de chaque diffuseur entre sa pointe 11 et le tube de refroidissement. Plus précisément, cette chicane est constituée dans sa partie orientée vers l'extérieur du bras, comme une sorte de bourrelet débordant à l'intérieur de la chambre interne du diffuseur. La chicane permet de répartir le mélange air/gaz dans le diffuseur et d'éviter qu'il ne s' oriente préférentiellement vers l'extérieur de la sortie de flamme en prolongement du venturi. Cette répartition est également favorisée par le tube de refroidissement 9 qui n'est pas tout à fait centré dans le diffuseur, mais décalé vers l'extérieur. Il se trouve ainsi à proximité du point d'inflexion prévu au centre de la chicane 10. Ainsi la disposition des tubes de refroidissement 9, de même que la géométrie particulière donnée aux diffuseurs 4 permettent d'optimiser au mieux la répartition et l'homogénéisation du mélange air/gaz à moindres pertes de charge et pour tous les débits calorifiques du brûleur, de même qu'ils assurent le refroidissement correct du brûleur. La disposition en V des doubles venturis 5 permet de diminuer l'encombrement du brûleur. Cela est apparent aux figures 3 et 4 où l'on voit les bras du brûleur 1 resserrés les uns contre les autres. Le collecteur 7 supportant les bras de brûleur et les injecteurs 6, fait donc partie du brûleur; il permet d'assurer une efficacité maximum de l'induction d'air en maintenant un positionnement précis des divers éléments les uns par rapport aux autres. On voit entre chaque sortie de flamme 2 un petit espace e qui permet de gérer un petit débit d'air secondaire nécessaire et suffisant pour assurer une bonne combustion, un abaissement du flux thermique local supporté par l'échangeur disposé en dessus du brûleur et un refroidissement des bords des sorties de flamme. Cet espace e peut, pour certaines applications de ce brûleur, être supprimé. On a représenté à la figure 4, certaines ouvertures 3 de sorties de flammes en forme de V, qui améliorent la stabilité des flammes tout en assurant un encombrement minimum de la totalité du brûleur. REVENDICATIONS 1. Brûleur atmosphérique à gaz, comportant une pluralité de bras de brûleur en matériau présentant un coefficient élevé de conduction thermique, qui sont disposés côte à côte et se terminent chacun par une sortie de flamme percée d'ouvertures parallèles, le mélange air/gaz étant distribué vers ces ouvertures par des diffuseurs à partir d'un collecteur, ledit brûleur étant équipé d'au moins deux tubes de refroidissement qui sont disposés de part et d'autre de l'axe de symétrie des bras et parcourus par un liquide et qui sont fixés au corps du brûleur caractérisé en ce que chaque bras de brûleur (1) comporte un double venturi en forme de V dont chaque extrémité ouverte débouche à courte distance d'un injecteur (6) porté par un collecteur unique (7) et dont chaque extrémité opposée distribue le mélange air/gaz vers un diffuseur (4) de forme générale triangulaire et fermée par la sortie de flamme (2) du brûleur. 2. Brûleur atmosphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur unique (7) comporte en son centre un peigne (12) servant de support et d'aide au positionnement aux divers bras de brûleur. 3. Brûleur atmosphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une chicane (10) en forme de crosse est placée à l'intérieur de chaque diffuseur (4) entre la pointe (11) du diffuseur et le tube de refroidissement (9) qui traverse la coquille du diffuseur. 4. Brûleur atmosphérique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le point d'inflexion prévu au centre de la chicane (10) est à proximité immédiate du tube de refroidissement (9).