Brevet FR2834048A1 — publié le 20030627

Bougie d'allumage pour brûleur à gaz ou à mazout avec protection contre la corrosion. DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une bougie d'allumage, utilisable principalement mais non exclusivement dans les brûleurs à gaz ou à mazout, et plus particulièrement dans les brûleurs dans lesquels les gaz résultant de la combustion sont recyclés vers les brûleurs afin d'y subir une combustion plus complète, et d'obtenir des rendements et une hygiène améliorés. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE On décrira un exemple de bougie d'allumage selon la technique antérieure en regard de la figure 1 ci-jointe qui montre la bougie en coupe axiale. La bougie d'allumage 10 de la figure 1 comprend deux électrodes métalliques en forme de tige 18,20, qui sont insérées dans deux corps tubulaires 12,14 en céramique. A une extrémité des électrodes qui se trouve d'un côté des corps céramiques sont sertis des embouts pour la connection avec une source de courant électrique, tandis que les deux autres extrémités des électrodes 26,28 servent à la production de l'arc électrique. Ces dernières extrémités doivent être maintenues à une distance prédéterminée l'une de l'autre pour que l'arc puisse se produire et il est pour cela nécessaire que les corps céramiques soient rigidement liés l'un et l'autre à une bride métallique de fixation. On utilise à cet effet une bride support plate 34, en métal, percée de deux trous au-dessus desquels s'élèvent deux cheminées tubulaires intégrales 40,42. D'autre part, autour des corps céramiques sont fixées deux bagues métalliques 30,32, dites de compression. Les corps céramiques munis des bagues sont introduits dans les cheminées jusqu'à ce que les bagues soient emmanchées à force dans les cheminées tubulaires de la bride support. Les électrodes doivent être orientées de manière que leurs extrémités 26,28 où se forme l'arc soient du côté des cheminées. La bride support maintient ainsi les deux corps céramiques en position parallèle, les extrémités des électrodes où se produit l'arc étant situées l'une en face de l'autre, à la distance souhaitée. Toutefois, ce moyen de maintien des électrodes s'est avéré complètement inefficace, lorsque cette bougie est utilisée dans un brûleur à mazout avec recyclage des gaz de combustion, car en raison de la présence de traces de soufre dans le mazout, et de l'humidité et de l'azote contenus dans l'air, il se forme des produits corrosifs, tels que l'acide sulfurique et l'acide nitrique qui finissent par corroder les bagues de compression et la bride support. On a constaté qu'au bout d'une courte durée d'utilisation en combustion continue, la bride et les bagues de compression se corrodent et ne maintiennent plus les corps tubulaires en place, de sorte que ces derniers peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre, au point que l'arc ne se produit pas. Le bloc d'électrodes n'est plus opérationnel. RESUME DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant une bougie d'allumage pratiquement insensible à la corrosion et qui a donc une durée de vie beaucoup plus longue que celle de la bougie connue décrite ci-dessus, et qui en outre est interchangeable sans modification avec celle de la technique antérieure. A cet effet, l'invention concerne une bougie d'allumage du type décrit précédemment, qui se caractérise en ce que les corps céramiques présentent à leur extrémité qui se trouve du côté desdites cheminées, des éléments protecteurs tubulaires en céramique qui recouvrent les cheminées de la bride support ainsi que les bagues de compression. Ces éléments protecteurs protègent ainsi efficacement les cheminées et les bagues de compression contre l'action de la chaleur et de la corrosion à laquelle elles sont exposées. Les éléments protecteurs peuvent être réalisés en une seule pièce avec les corps céramiques, mais ils peuvent également être constitués par des pièces tubulaires indépendantes que l'on fixe, par exemple par collage à l'émail aux extrémités des corps céramiques. Lorsqu'ils sont indépendants, les éléments protecteurs peuvent être réalisés sous forme d'un capuchon tubulaire ayant une paroi latérale cylindrique dont le diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur des corps céramiques et dont la longueur est sensiblement égale à la portion de corps céramique qui fait saillie par rapport à la bride support du côté des cheminées. L'élément protecteur présente dans sa paroi intérieure un embrèvement destiné à recevoir la cheminée. Une fois que l'élément protecteur a été mis en place, les cheminées et les bagues de compression sont pratiquement inaccessibles aux produits corrodants résultant de la combustion. Les éléments protecteurs indépendants peuvent être ouverts à leurs deux extrémités ou comporter à une extrémité une paroi de fond qui vient coiffer l'extrémité du corps céramique correspondant. Dans ce dernier cas, la paroi de fond présente un trou traversant à travers lequel l'électrode est insérée à force. Selon un mode de réalisation avantageux, ledit trou présente sur sa paroi une pluralité de nervures longitudinales s'étendant axialement sur toute la longueur de la paroi du trou. Ces nervures viennent de fabrication avec le restant de l'élément céramique. Lorsque les éléments de protection sont emmanchés à force sur les électrodes, les nervures impriment leur empreinte sur la paroi des électrodes sous forme de fins sillons, ce qui assure un ancrage aussi bien radial qu'axial des éléments de protection sur les électrodes. La protection des cheminées et des bagues de compression peut être améliorée davantage au moyen d'au moins une contre-bride plate en métal, pourvue de deux trous de diamètre sensiblement égal aux diamètre extérieur des cheminées de la bride support, la contre-bride étant enfilée autour des cheminées et soudée à la bride support. Avantageusement, on utilisera un nombre de contre-brides tel que leur épaisseur totale soit au moins égale à la hauteur des cheminées. Ces contre-brides constituent un écran supplémentaire vis- à-vis des agents corrosifs et retardent l'usure de la bride et des bagues de compression. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation, en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une bougie d'allumage selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue en élévation d'une bougie d'allumage selon l'invention ; la figure 3 est une vue depuis le haut de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe axiale éclatée montrant les corps céramiques, les bagues de compression et la bride support, le corps céramiques étant en une seule pièce selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe partielle agrandie de la bougie d'allumage à l'état assemblé ; la figure 6 est une vue en coupe axiale montrant un élément tubulaire céramique et un élément céramique protecteur en deux pièces selon un second mode de réalisation de l'invention, l'élément protecteur étant pourvu d'un fond ; la figure 7 montre l'élément céramique tubulaire et l'élément protecteur à l'état assemblé ; la figure 8 est une vue en coupe axiale éclatée d'un élément tubulaire céramique et d'un élément protecteur en deux pièces selon un troisième mode de réalisation dans lequel l'élément protecteur n'a pas de fond ; la figure 9 montre l'élément tubulaire céramique et l'élément céramique protecteur de la figure 8 à l'état assemblé ; la figure 10 est une vue en coupe axiale montrant comment on peut solidariser l'élément protecteur céramique et l'élément tubulaire céramique de la figure 5 au moyen de l'électrode ; la figure 11 est une vue en coupe axiale d'un élément protecteur céramique dont le fond présente un trou, sur la paroi duquel sont formées des nervures axiales ; la figure 12 est une vue à plus grande échelle depuis le haut de la figure 11 ; la figure 13 est une vue en élévation éclatée montrant les corps céramiques assemblés par la bride, une contre-bride de renforcement et les éléments protecteurs céramiques ; la figure 14 est une vue en coupe éclatée d'un élément tubulaire en céramique et d'un élément protecteur la céramique selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 15 est une vue en coupe de l'élément tubulaire et de l'élément protecteur à l'état assemblé ; la figure 16 est une vue en coupe d'un corps céramique analogue à celui de la figure 15 mais dans lequel l'élément tubulaire et l'élément protecteur sont réalisés en une seule pièce ; la figure 17 représente une vue en coupe d'un corps céramique selon un autre mode de réalisation ; et la figure 18 est une vue en élévation de la bougie utilisant des corps céramiques selon la figure 17, à l'état assemblé. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PREFERES On décrira tout d'abord la bougie d'allumage 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 2 à 5. La bougie d'allumage 10 comprend deux corps céramiques tubulaires 12,14 réalisés en une matière isolante contenant entre 70 et 99,9% d'alumine. Les corps céramiques sont fabriqués par les moyens conventionnels, à savoir par filage suivi d'usinage et de cuisson à haute température ou encore par pressage isostatique suivi d'usinage et de cuisson ou encore par injection plastique suivi de déliantage et de cuisson. Chaque corps céramique comprend un passage axial 16 dans lequel est insérée une électrode 18,20. Les électrodes font saillie aux deux extrémités des corps tubulaires. Sur les extrémités d'électrodes se trouvant d'un même côté sont sertis des embouts 22,24 destinés à être reliés à une source d'alimentation électrique. Les autres extrémités 26, 28 des électrodes sont positionnées à une distance l'une de l'autre de façon à ce qu'un arc électrique puisse s'établir entre elles. Les corps céramiques sont assemblés au moyen de bagues de compression 30,32 en métal, qui sont emmanchées de façon serrée autour des corps céramiques et d'une bride support plate 34, en métal, réalisée par emboutissage de façon à y percer deux orifices 36,38 surmontés, sur une même face de la bride, par deux cheminés tubulaires 40,42. Les corps tubulaires munis de leur bague sont insérés à force dans les cheminées de la bride. Comme on l'a expliqué précédemment, dans la bougie d'allumage selon la technique antérieure, les bagues de compression et la bride support étaient sujettes à la corrosion due à l'action des flammes en milieu acide. Selon l'invention, les bagues et la bride sont protégées de la corrosion au moyen d'éléments céramiques qui viennent les recouvrir. Ces éléments peuvent être réalisés de plusieurs façons. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 5, ces éléments protecteurs sont réalisés en une seule pièce avec le restant des corps céramiques. A cet effet, les corps céramiques se terminent à une extrémité par une portion tubulaire renflée 44 de diamètre supérieur à celui du reste des corps tubulaires 12. Dans l'épaulement 46 qui raccorde la portion renflée 44 à la portion tubulaire 12 est formée une cavité annulaire 48 de même axe que le corps céramique. Comme le montre clairement la figure 4, une bague de compression 30, et une cheminée 40 de la bride support s'insèrent à l'intérieur de la cavité 48, de sorte qu'elles sont protégées de toutes parts des flammes et des gaz corrosifs. La cavité a une profondeur égale à la hauteur des cheminées et une largeur égale ou légèrement supérieure à la somme des épaisseurs d'une bague et d'une cheminée. Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, chaque corps céramique se compose d'un premier élément céramique tubulaire 50, ayant un diamètre extérieur constant d'un bout à l'autre et d'un élément protecteur distinct 52 en céramique en forme de capuchon. L'élément de protection comporte une paroi latérale tubulaire ayant un alésage 53 de diamètre égal au diamètre extérieur de l'élément tubulaire 12 et une paroi de fond 54 qui est percée d'un trou 56 de même diamètre que celui du passage 16 de l'élément tubulaire 50. A son extrémité ouverte, l'élément de protection présente un embrèvement 56 de diamètre supérieur à celui de l'alésage 55. L'assemblage du corps céramique se fait en coiffant une extrémité de l'élément tubulaire 50 par l'élément protecteur 52 dont les parois en contact ont été préalablement enduites d'une colle, du type émail. Le corps céramique est ensuite cuit pour durcir l'émail. On obtient ainsi le corps céramique représenté à la figure 7. On note que la paroi de l'embrèvement forme avec la paroi de l'élément tubulaire une cavité annulaire 48, analogue à celle du mode de réalisation de la figure 4. La figure 8 montre un troisième mode de réalisation du corps céramique. Celui-ci comporte ici aussi un élément tubulaire 50 en céramique et un élément protecteur distinct 52 en céramique, mais ce dernier est dépourvu de fond. L'élément protecteur présente un passage axial de même diamètre que l'élément tubulaire 50 et s'étendant sur toute sa hauteur, et un embrèvement 56. La figure 9 montre l'élément protecteur 52 et l'élément tubulaire à l'état assemblé. L'élément protecteur est emmanché à une extrémité de l'élément tubulaire jusqu'à ce que ladite extrémité vienne affleurer l'extrémité de l'élément protecteur. Dans cette réalisation également, la solidarisation entre ces deux éléments se fait avec de l'émail. La figure 10 montre un autre moyen de solidariser un élément protecteur 52 pourvu d'un fond 54 et un élément tubulaire 50, sans utiliser de colle. Ici, l'électrode 18 est pourvue sur sa paroi d'aspérités 58, telles que des portions écrasées ou sphériques. Lors de l'assemblage, l'élément tubulaire 50 est inséré dans l'élément protecteur, sans colle, puis l'électrode 18 est enfoncée par le haut à travers le trou de l'élément protecteur 52 et le passage axial de l'élément tubulaire 50 jusqu'à ce que les aspérités 58 viennent en butée contre la paroi de fond 54. Ensuite, l'embout 22 est soudé à l'extrémité inférieure de l'électrode. Les figures 11 et 12 représentent un autre mode de réalisation de l'élément protecteur. Celui-ci est identique à celui représenté à la figure 6, sauf que le trou 56 qui est formé sur la paroi de fond 54 comporte sur sa paroi latérale une pluralité de nervures 60 s'étendant dans le sens axial et venant de fabrication avec le restant de l'élément protecteur. Lorsque l'électrode est enfoncée dans le trou 56, les nervures 60 impriment leur empreinte sur l'électrode, bloquant ainsi l'élément protecteur contre tout mouvement axial ou de rotation. La figure 13 représente une variante de réalisation de la bougie d'allumage. Celle-ci comporte en outre une contre-bride de renforcement 62 en forme de plaquette ayant sensiblement la même forme que la bride support 34. La contre-bride est en métal et elle est percée de deux trous 64,66 de diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur des cheminées 40,42 de la bride support. La contre-bride 62 est enfilée autour des éléments tubulaires 50 et autour des cheminées 40,42 et elle est appliquée sur la face supérieure de la bride support. Elle peut être solidarisée de celle-ci par le dépôt de points de soudure. Les éléments protecteurs 52 sont ensuite emmanchés sur les portions des éléments tubulaires et sur les portions de cheminées qui font saillie au-dessus de la contre-bride. La figure 14 montre un autre mode de réalisation du corps céramique. Celui-ci comprend un élément tubulaire en céramique 50 qui présente une première portion 70 de plus petit diamètre extérieur située du côté où se produit l'arc électrique et une portion 72 de plus grand diamètre extérieur située du côté opposé. Ces deux portions se raccordent par une butée annulaire 74. Le corps céramique comprend également un élément protecteur tubulaire 52 dont la paroi intérieure comporte un alésage 76 de diamètre égal au diamètre extérieur de la première portion 70 et un embrèvement 56 de plus grand diamètre. L'alésage 76 et l'embrèvement 56 se raccordent par un épaulement annulaire 78. L'élément protecteur est enfilé sur la portion de faible diamètre 70 de l'élément tubulaire 50 et est enfoncé jusqu'à ce que son épaulement 78 vienne en appui contre la butée annulaire 74. Dans cette position, qui est représenté à la figure 15, une portion 75 de l'élément tubulaire fait saillie au-dessus de l'élément protecteur 52. Ce corps céramique présente l'avantage d'avoir un meilleur aérodynamisme que les précédents, car la portion saillante 75 qui reçoit le flux de gaz de combustion et d'air recyclés dans le brûleur a une forme effilée, ce qui n'est pas le cas dans les autres modes de réalisation. La figure 16 montre un mode de réalisation analogue à celui de la figure 14, sauf qu'ici l'élément tubulaire et l'élément protecteur sont formés en une seule pièce. Le corps céramique comprend donc une portion tubulaire supérieure 80, une portion tubulaire inférieure 82 de même axe et de mêmes diamètres extérieur et intérieur, et une portion renflée 84 formée entre lesdites portions supérieure et inférieure, ladite portion renflée ayant une paroi cylindrique extérieure 86 de diamètre supérieur à celui desdites portions supérieure et inférieure. Une cavité annulaire axiale 48 est formée dans une paroi 46 qui raccorde la paroi latérale 86 de la portion renflée à la paroi de la portion inférieure 82. Les figures 17 et 18 représentent un autre mode de réalisation du corps céramique et de la bougie. Celui-ci comprend un élément tubulaire 50 analogue à celui de la figure 14, c'est-à-dire qu'il comporte une portion tubulaire de faible diamètre 70 et une portion tubulaire de plus grand diamètre 72 qui forment entre elles un épaulement 74. L'élément protecteur 52 comporte un fond 54 percé d'un trou 56 et une paroi latérale épaulée. Cette paroi latérale comporte une portion tubulaire de faible diamètre 90 qui vient coiffer la portion tubulaire 70 de faible diamètre et une portion tubulaire de plus grand diamètre 92 dans laquelle viennent se loger les cheminées et les bagues de compression. L'avantage de cet élément protecteur est qu'il assure l'anticorrosion sans nuire à l'aérodynamisme de la bougie. REVENDICATIONS 1. Bougie d'allumage pour brûleur à gaz ou à mazout, du type comprenant : deux électrodes métalliques (18,20) en forme de tige, deux corps tubulaires en céramique (12,14) dans lesquels les électrodes sont insérées et ancrées, deux bagues de compression (30,32) en métal, fixées respectivement autour des corps tubulaires, une bride support (34) en métal présentant deux orifices (36,38) surmontés par des cheminées tubulaires (40,42) faisant saillie sur une face de la bride support et dans lesquelles les corps céramiques munis des bagues de compression sont insérés à force, caractérisée en ce que les corps céramiques (12,14) présentent à leur extrémité qui se trouve du côté desdites cheminées, des éléments protecteurs tubulaires (44) en céramique qui recouvrent les cheminées (40,42) de la bride support ainsi que les bagues de compression (30, 32). 2. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments protecteurs (44) sont réalisés en une pièce avec les corps céramiques (12,14). 3. Bougie d'allumage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les corps tubulaires comportent une portion tubulaire de diamètre constant, surmontée d'une portion renflée (44) de diamètre extérieur plus important, la portion renflée et la portion tubulaire formant entre elles un épaulement annulaire (46) dans lequel est formée une cavité annulaire (48) ayant le même axe que la portion tubulaire, ladite cavité étant dimensionnée de manière qu'une bague de compression (30 ou 32) et une cheminée (40 ou 42) puissent s'y insérer. 4. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque corps tubulaire est formé de deux pièces distinctes, comprenant un élément tubulaire (50) en céramique ayant un diamètre extérieur constant sur toute sa longueur et un élément protecteur tubulaire (52) en céramique en forme de capuchon qui comprend une paroi latérale présentant un alésage (53) de même diamètre que l'élément tubulaire et un embrèvement (56) de diamètre supérieur à celui de l'alésage (53), ledit élément protecteur étant emmanché sur une extrémité de l'élément tubulaire, la paroi de l'embrèvement formant avec la paroi de l'élément tubulaire une cavité annulaire (48) destinée à recevoir une bague de compression (30 ou 32) et une cheminée (40 ou 42). 5. Bougie d'allumage selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément protecteur (52) présente une paroi de fond (56) qui est percée d'un trou (56) à travers lequel passe l'électrode correspondante (18,20), l'élément tubulaire (50) étant inséré dans l'élément protecteur jusqu'à ce que son extrémité vienne en butée contre ladite paroi de fond. 6. Bougie d'allumage selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément protecteur distinct ne comporte pas de paroi de fond et il est emmanché sur une extrémité d'un élément tubulaire jusqu'à ce que ladite extrémité soit à l'affleurement de l'extrémité de l'élément protecteur. 7. Bougie d'allumage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'élément protecteur (52) et l'élément tubulaire (50) sont solidarisés au moyen d'une colle, du type émail et cuisson à haute température. 8. Bougie d'allumage selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'élément protecteur (52) est maintenu assemblé avec l'élément tubulaire (50) au moyen d'une aspérité (58) formée sur la paroi de l'électrode (18), ladite aspérité prenant appui contre la paroi de fond (54) de l'élément protecteur. 9. Bougie d'allumage selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'élément protecteur (52) est maintenu assemblé avec l'élément tubulaire (50) grâce au fait que le trou (56) formé dans la paroi de fond (54) de l'élément protecteur présente sur se paroi latérale une pluralité de nervures (60) s'étendant dans le sens axial et venant de fabrication avec le restant de l'élément protecteur, de sorte que lorsque l'électrode est enfoncée dans le trou (56), les nervures (60) impriment leur empreinte sur l'électrode, bloquant ainsi l'élément protecteur contre tout mouvement axial ou de rotation. 10. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une contre-bride (62) en métal en forme de plaquette, la contre-bride étant percée de deux trous (64,66) de diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur des cheminés (40, 42) de la bride support, ladite contre-bride étant enfilée autour des éléments tubulaires (50) et autour des cheminées (40,42) et étant appliquée sur la face supérieure de la bride support. 11. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un nombre de contre-brides tel que leur épaisseur totale soit au moins égale à la hauteur des cheminées. 12. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les contre-brides liaison est (sont) solidarisée (s) de la bride support par soudure. 13. Bougie d'allumage selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément tubulaire (50) présente une première portion (70) de plus petit diamètre extérieur située du côté où se produit l'arc électrique et une portion (72) de plus grand diamètre extérieur située du côté opposé, ces deux portions se raccordant par une butée annulaire (74) et en ce que l'élément protecteur distinct (52) présente un alésage (76) de diamètre égal au diamètre extérieur de la première portion (70) et un embrèvement (56) de plus grand diamètre, l'alésage et l'embrèvement se raccordant par un épaulement annulaire (78), les dimensions étant choisies de manière que lorsque l'élément protecteur est assemblé à l'élément tubulaire, l'épaulement (78) vient en appui sur la butée (74) et qu'une portion (75) de l'élément tubulaire fait saillie au-dessus de l'élément protecteur (52). 14. Bougie d'allumage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le corps céramique comprend, en une seule pièce, une portion tubulaire supérieure (80), une portion tubulaire inférieure (82) de même axe et de mêmes diamètres extérieur et intérieur, et une portion renflée (84) formée entre lesdites portions supérieure et inférieure, ladite portion renflée ayant une paroi cylindrique extérieure (86) de diamètre supérieur à celui desdites portions supérieure et inférieure, une cavité annulaire axiale (48) étant formée dans une paroi (46) qui raccorde la paroi latérale (86) de la portion renflée à la paroi de la portion inférieure (82). 15. Bougie d'allumage selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'élément protecteur (52) comporte un fond (54) percé d'un trou (56) et une paroi latérale épaulée, ladite paroi latérale comportant une portion tubulaire de faible diamètre (90) qui vient coiffer la portion tubulaire (70) de faible diamètre et une portion tubulaire de plus grand diamètre (92) dans laquelle viennent se loger les cheminées et les bagues de compression.