Brevet FR2752455A1 — publié le 19980220

La présente invention concerne des brûleurs rayonnants du type comprenant un élément en forme de plaque supportant la combustion fabriqué en matériau poreux à travers lequel le gaz combustible est alimenté à un débit tel que la combustion a lieu sensiblement à l'intérieur d'une couche superficielle de l'élément sur la face opposée à celle vers laquelle le gaz est alimenté, l'élément utilisé agissant principalement comme un radiateur de chaleur. De manière classique, l'élément supportant la combustion (ci-après désigné, à des fins de commodité, par le terme &commat;' élément rayonnant ") est formé d'un matériau réfractaire approprié, tel qu'une plaque en céramique, ou un corps composé de fibres céramiques ou métalliques. Ces matériaux présentent, cependant, certains inconvénients. En particulier, il peut être difficile d'assurer que l'élément rayonnant offre une porosité suffisamment uniforme lorsque de tels matériaux sont employés et, comme l'élément rayonnant doit être autoporteur en fonctionnement, l'utilisation de tels matériaux impose une restriction considérable pour la taille de l'élément rayonnant qui peut être construit d'une manière satisfaisante avec de tels matériaux. Dans la pratique, la largeur est limitée à un maximum d'environ 300 mm, bien que la longueur puisse être jusqu'à dix fois plus grande. La présente invention réside dans un élément rayonnant pour un brûleur rayonnant du type décrit cidessus et comprenant en combinaison une première couche d'un tissu formé de fibres céramiques, et d'une seconde couche de papier de fibre céramique, les deux couches étant fixées ensemble au moyen d'une piqûre en fibre céramique. En utilisant ces matériaux en combinaison, nous avons découvert qu'il est possible de parvenir à une meilleure uniformité de porosité que celle que les matériaux classiques peuvent fournir, et en raison de l'élément en tissu, les panneaux fabriqués dans un tel matériau ont une plus grande intégrité structurelle que les éléments rayonnants classiques et peuvent en conséquence avoir de plus grandes dimensions. La porosité de l'élément rayonnant peut être sélectionnée en choisissant une densité appropriée de tissu et/ou de papier et/ou en variant le nombre de couches de tissu et/ou de papier. Le matériau stratifié étant d'une nature flexible, il peut être utilisé pour construire des éléments rayonnants qui sont courbés dans au moins une direction, d'une manière qui n'est pas facilement possible en utilisant des matériaux classiques. I1 convient de noter que la largeur des éléments rayonnants classiques est limitée par la fragilité des matériaux avec lesquels ils sont formés. De tels brûleurs sont souvent disposés avec l'élément rayonnant s'étendant en général horizontalement, de telle sorte que son poids a tendance à causer le fléchissement de l'élément si sa largeur est inutilement grande, mais du fait que le matériau est fragile et non flexible, en particulier avec les effets du cycle thermique, l'élément rayonnant sera prédisposé à se fissurer et à se casser, et ce sont ces facteurs qui restreignent la largeur maximale de l'élément. A l'inverse, l'intégrité structurelle offerte par le tissu de fibre céramique permet de construire un élément rayonnant d'une largeur sensiblement plus importante qu'il n'était possible auparavant, peut-être jusqu'à un mètre, voire plus. Cependant, en raison de la nature flexible du matériau stratifié, il est souhaitable de soutenir le matériau de manière à le maintenir dans la forme plate ou courbe requise. A cette fin, l'élément rayonnant comprenant un tel matériau stratifié peut être fixé à une pluralité d'éléments de soutien s'étendant transversalement. De tels éléments de soutien peuvent comprendre des barres métalliques formées chacune avec au moins un rang de trous rapprochés, le matériau stratifié étant fixé au moyen d'une piqûre en fibre céramique à travers lesdits trous. De cette manière, le matériau stratifié peut être supporté par lesdits éléments disposés sur la face sur laquelle le gaz combustible est alimenté, c'est-à-dire sur la face la plus froide de l'élément rayonnant, et en raison de la densité relativement faible du matériau, de tels éléments de soutien peuvent avoir des dimensions latérales relativement étroites afin de minimiser la résistance à l'écoulement du gaz combustible à travers le matériau stratifié et d'empêcher l'introduction d'une non uniformité inacceptable dans l'écoulement du gaz combustible à travers le matériau. De plus, le matériau céramique étant un bon isolant thermique, il y a peu de perte de chaleur à travers les barres métalliques et, en conséquence, il est pour cette raison possible de maintenir une uniformité de chaleur substantielle sur la face rayonnante de l'élément. L'invention va maintenant être décrite à titre d'exemple en référence aux dessins d'accompagnement dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en plan du logement d'un brûleur ayant un élément rayonnant selon l'invention ; et la figure 2 est une coupe transversale partielle selon la ligne II-II de la figure 1 à une plus grande échelle. L'élément rayonnant 10 est de forme rectangulaire et est représenté, sur la figure 1, disposé à l'intérieur d'un logement de brûleur 11 qui inclut des parois latérales longitudinales 12 et des parois d'extrémité 13 ayant un rebord respectif orienté vers l'intérieur 12a, 13a, de manière à former une structure en forme de cadre ayant une ouverture centrale 15. Dans une construction typique, la longueur L du logement 11 peut avoir jusqu'à 3 mètres. Dans les constructions selon l'art antérieur, la largeur W n'aurait normalement guère plus de 300 mm, mais selon l'invention, la largeur W peut être considérablement augmentée, par exemple jusqu'à 1 mètre ou éventuellement davantage. Ceci est possible en utilisant un élément rayonnant 10 selon l'invention comprenant une couche extérieure 16 qui comprend un tissu de fibres céramiques, et une couche intérieure 17 comprenant un papier de fibres céramiques. La couche extérieure en tissu assure l'intégrité structurelle du panneau composite. La couche intérieure 17 contrôle efficacement l'écoulement du gaz combustible vers la couche inférieure 16 sur la face la plus à l'extérieur sur laquelle la combustion a lieu et, à cette fin, la densité et l'épaisseur de la couche intérieure 17 peuvent varier selon les exigences, et/ou une ou plusieurs couches supplémentaires (non représentées) de papier de fibre céramique peuvent être ajoutées. Les couches sont rassemblées par une piqûre en fibre céramique 18 afin de former un panneau composite 19. Dans le mode de réalisation illustré, la fibre céramique qui sert à coudre les deux couches ensemble sert également à fixer les couches à une pluralité d'éléments de soutien transversaux 20, dont chacun comprend un tissu vertical 21 avec une bride transversale 22 au moins sur un bord, la bride 22 étant formée avec une rangée de trous 23 à travers lesquels le matériau de piqûre est passé, afin de fixer le panneau 19 de matériau posé en couches à l'élément de soutien 20. Si on le souhaite, des rangs supplémentaires de piqûre peuvent être effectués transversalement à des endroits entre les éléments de soutien adjacents 20 et/ou les lignes de piqûre peuvent être prévues pour s'étendre dans le sens de la longueur. Bien que, comme montré, les deux couches 16 et 17 puissent être le plus commodément rassemblées au moyen de la piqûre, par laquelle le matériau est également fixé aux éléments du soutien 20, il serait possible, en variante, de fixer une ou plusieurs couches de papier de fibre céramique 17 à l'élément de soutien 20 avant que la couche 16 de tissu de fibre céramique ne soit fixée à la couche ou aux couches de papier de fibre céramique. L'élément rayonnant 10 comprenant le panneau 19 et les éléments de soutien 20 est situé à l'intérieur du logement 11, de manière à reposer sur les rebords 12a, 13a. D'une manière commode, la longueur de chaque élément de soutien 20 est telle qu'elle peut s'étendre sensiblement jusqu'à la paroi latérale 12 du logement 11 avec un espace intermédiaire suffisant pour permettre l'expansion et, si nécessaire, les éléments de soutien 20 peuvent être fixés ensemble avec un rapport d'espacement approprié par des éléments d'écartement (non représentés) à leurs extrémités. Si on le souhaite, la couche de tissu 16 peut avoir des dimensions inférieures à celles de la couche de papier 17, par exemple pour correspondre sensiblement aux dimensions de l'ouverture 15. Le papier de fibre céramique peut typiquement avoir une épaisseur comprise entre environ 0,5 et 5 mm, en fonction de la densité du matériau utilisé et de la vitesse d'écoulement requise. Comme mentionné précédemment plusieurs couches d'un tel papier peuvent être cousues ensemble. Le tissu en fibre céramique peut avoir une épaisseur maximale d'environ 5 mm afin que l'épaisseur totale du panneau 19 soit typiquement d'environ 5 à 10 mm. L'utilisation d'un papier de fibre céramique assure une distribution sensiblement uniforme du gaz combustible sur toute la surface de la couche en tissu céramique 16, malgré la mise en place des éléments de soutien 20 et la piqûre par laquelle les couches sont fixées à ces derniers. Bien qu'un léger effet de " rembourrage " soit produit par la piqûre, nous avons découvert que ceci ne diminue pas considérablement l'uniformité de la combustion au niveau de la face inférieure du panneau 19. Un brûleur utilisant un tel panneau 19 peut être disposé dans une position horizontale, le panneau 19 étant tourné vers le bas, ou dans d'autres positions, à condition que des moyens soient prévus pour maintenir le panneau en position à l'intérieur du logement 11. REVENDICATIONS 1. Elément rayonnant (10) pour un brûleur rayonnant du type comprenant un élément en forme de plaque supportant la combustion fabriqué en matériau poreux à travers lequel le gaz combustible est alimenté à un débit tel que la combustion a lieu sensiblement à l'intérieur d'une couche superficielle de l'élément (10) sur la face opposée à celle vers laquelle le gaz est alimenté, l'élément (10) utilisé agissant principalement comme un radiateur de chaleur, l'élément rayonnant (10) comprenant en combinaison une première couche de tissu (16) formé de fibres céramiques, et une seconde couche (17) en papier de fibre céramique, les deux couches (16, 17) étant fixées ensemble au moyen d'une piqûre (18) en fibre céramique. 2. Elément rayonnant (10) selon la revendication 1 comprenant une ou plusieurs couches supplémentaires de tissu formé de fibres céramiques. 3. Elément rayonnant (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2 comprenant une ou plusieurs couches supplémentaires de papier de fibre céramique. 4. Brûleur rayonnant (10) du type comprenant un élément en forme de plaque supportant la combustion fabriqué en matériau poreux à travers lequel le gaz combustible est alimenté à un débit tel que la combustion a lieu sensiblement à l'intérieur d'une couche superficielle de l'élément (10) sur la face opposée à celle vers laquelle le gaz est alimenté, l'élément (10) utilisé agissant principalement comme un radiateur de chaleur, caractérisé par un élément rayonnant (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite première couche (16) étant disposée le plus vers l'extérieur par rapport au logement (11) du brûleur. 5. Brûleur rayonnant selon la revendication 4 dans lequel ledit logement du brûleur (11) supporte une pluralité d'éléments de soutien (20) s'étendant transversalement auxquels ledit élément rayonnant (10) stratifié est fixé. 6. Brûleur rayonnant selon la revendication 5 dans lequel lesdits éléments de soutien (20) comprennent des barres métalliques, chacune formée avec au moins un rang de trous rapprochés (23), le matériau stratifié étant fixé au moyen d'une piqûre (18) en fibre céramique s'étendant à travers lesdits trous (23).