Brevet FR2800844A1 — publié le 20010511

DISPOSITIF POUR AMELIORER LA COMBUSTION D'UN BRULEUR A FIOUL A AIR PULSE La présente invention a trait aux brûleurs à fioul à air pulsé et vise plus particulièrement à améliorer la combustion en favorisant une combustion plus complète et moins émettrice d'oxydes d'azote et de carbone. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour améliorer la combustion d'un brûleur à fioul à air pulsé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une bague de recirculation des gaz brûlés, de forme tubulaire, coaxiale au brûleur et disposée devant le nez de ce dernier, ladite bague présentant une paroi mince et un orifice amont de dimensions sensiblement supérieures à celles du nez du brûleur, la distance entre ledit orifice amont et le nez du brûleur, ainsi que la longueur et le diamètre amont de ladite bague étant déterminés en fonction de la forme et du volume de la chambre de combustion, de la puissance du brûleur et de l'angle de pulvérisation, du gicleur de fioul. Sur la figure 1 des dessins annexés, on a illustré le principe de réalisation du dispositif de l'invention. En 1 est schématisée la chambre de combustion d'un générateur de chaleur à fioul à brûleur à air puisé dont le nez du brûleur est schématisé en 2. La chambre 1 ainsi que le nez 2 sont cylindriques et coaxiaux. Conformément à l'invention, il est prévu légèrement en avant du nez de brûleur 2 et coaxialement à celui-ci une bague de recirculation 3 de forme générale cylindrique et à paroi mince, réalisée en tous matériaux appropriés tels que matériaux réfractaires, métalliques ou céramiques. Le diamètre de la bague 3 est sensiblement supérieur à celui du nez 2 en sorte que les gaz brûlés puissent être (flèches 4) réintroduits en partie en amont de la bague 3 à l'intérieur de celle-ci, dans le pied de flamme 5, ces gaz brûlés étant mélangés à l'air neuf pénétrant dans la bague. Avantageusement et comme illustré par la figure 2 montrant en coupe la bague de recirculation 3, cette dernière présente un bord amont en forme de bourrelet annulaire 6 à section aérodynamique sensiblement en goutte d'eau, le diamètre intérieur de l'extrémité amont de la bague 3 n'étant pas réduit mais au contraire légèrement évasé pour supprimer les turbulences à l'entrée et permettre, à section équivalente d'améliorer sensiblement le débit de recyclage (flèches 4) arrivant en pied de flamme 5. La bague 3 est également munie d'une série d'orifices 7 de réintroduction partielle des gaz brûlés (flèches 8) à l'intérieur de la bague pour accélérer le refroidissement de la flamme schématisée par les flèches 9, entourée par la bague 3. Cette accélération du refroidissement de la flamme vise à réduire la formation d'oxydes d'azote tout en complétant la combustion par l'oxygène résiduel qu'ils contiennent. La figure 3 illustre diverses formes et implantations des orifices 7 qui sont répartis à intervalles réguliers dans un plan perpendiculaire à l'axe de la bague 3 de préférence dans la demi-partie aval de cette dernière. Les orifices 7 peuvent être circulaires (repère 10), elliptiques ou ovales (repère 11) ou rectangulaires (repère 1 2). Ils peuvent être réalisés par emboutissage en direction du centre de la bague (repère 13) le plan des orifices étant parallèle à la paroi de la bague 3, ou encore réalisés de façon à former un canal 14 d'introduction en sifflet (flèche 15) à l'intérieur de la bague 3. Les dimensions de la bague de reciréulation 3 ainsi que sa distance ou éloignement d par rapport au nez du brûleur 2 sont, comme illustré par la figure 4, déterminées, à savoir le diamètre D, la longueur L, ledit éloignement d ainsi que la distance 1 entre le bord aval de la bague 3 et l'alignement des orifices 7, en fonction de la forme et du volume de la chambre de combustion 1, de la puissance du brûleur et de l'angle de pulvérisation du gicleur de fioul. Avantageusement, la bague 3 peut comporter comme illustré par la figure 5 un bord aval sinusoïdal 16, la période de la sinusoïde correspondant à l'écartement entre deux orifices 7 consécutifs et les pointes arrondies 17 dudit bord aval se trouvant en regard d'un intervalle entre deux orifices 7. Ces pointes arrondies 17 créent des points chauds uniformément répartis à l'extrémité aval de la bague et qui contribuent à réduire le taux d'oxyde de carbone. La forme sinusoïdale ainsi que sa disposition par rapport aux orifices 7 sont déterminées pour que lesdits points chauds (17) ne soient pas influencés par l'effet refroidissant des orifices 7. Suivant encore une autre caractéristique du dispositif de l'invention, illustré par la f igure 6, la zone annulaire 18 de la bague 3 munie des orifices 7 est avantageusement légèrement rétreinte, un tel étranglement de la bague favorisant l'aspiration des gaz brûlés (flèches 4). La bague 3 peut par ailleurs avoir une forme ondulée en section comme illustré par la figure 7, ou avoir une forme de révolution avec un diamètre en s'élargissant de l'amont vers l'aval, comme illustré par la figure 8. La bague 3 peut aussi, quelle que soit sa forme, comporter intérieurement des nervures radiales 19 comme illustré par la figure 9, de préférence régulièrement distribuées. REVEN DI CATI ONS 1. Dispositif pour améliorer la combustion d'un brûleur à fioul à air pulsé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bague (3) de recirculation des gaz brûlés, de forme tubulaire, coaxial au brûleur et disposée devant le nez (2) de ce dernier, ladite bague (3) présentant une paroi mince et un orifice amont de dimensions sensiblement supérieures à celles du nez (2) du brûleur, la distance (d) entre ledit orifice amont et le nez (2) du brûleur, ainsi que la longueur (L) et le diamètre (D) amont de ladite bague étant déterminés en fonction de la forme et du volume de la chambre de combustion (1), de la puissance du brûleur et de l'angle de pulvérisation du gicleur de fioul. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de recirculation (3) comporte un alignement d'orifices (7) régulièrement répartis, à une distance déterminée (1) du bord aval de la bague (3). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit alignement d'orifices (7) est agencé dans la demi-partie aval de la bague (3). 4. Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les orifices (7) ont l'une des sections suivantes : circulaire, ovale ou rectangulaire. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les orifices (7) sont ménagés de façon à constituer des canaux (14) de réintroduction en sifflet de gaz brûlés dans la bague (3). 6. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la zone (Il 8) de l'alignement des orifices (7) est une zone de rétreint. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la section de la bague (3) est ondulée. 8. dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bague (3) a une forme de révolution. 9. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la paroi interne de la bague (3) comporte des nervures radiales (Il 9). 10. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bord amont de la bague (3) est conformé en bourrelet (6) de section aérodynamique sans réduction du diamètre amont de ladite bague. 11 . Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que le bord aval de la bague (3) a une forme sinusoïdale (16) chaque pointe arrondie (17) dudit bord correspondant sensiblement à un intervalle entre deux orifices (7) consécutifs ,