Brevet FR2977125A1 — publié le 20130104

Désherbeur thermique à gaz sans flamme visible On connaît les appareils de désherbage thermique à gaz à flamme directe et à infrarouge. Les premiers sont ma-niables et légers mais présentent un risque au feu et les seconds sont lourds et encombrants et donc inaptes à l'usage manuel. 10 La présente invention concerne un désherbeur thermique à gaz sans flamme visible qui présente l'avantage d'être léger et sans risque au feu et donc utilisable manuelle-ment en toute saison. 15 Le but de l'invention est d'avoir un désherbeur à gaz sans flamme visible mais avec un flux d'air chaud extrêmement rapide afin de travailler à une hauteur du sol jusqu'à 15 cm sans perte d'efficacité. L'invention conduit à ce résultat en combinant un dimen- 20 sionnement avantageux du venturi, un accrochage de flamme à 2 étages optimisé et un conduit aval des gaz chauds de taille réduite. La présente invention se présente comme un brûleur à gaz 25 à air aspiré ou pulsé avec en amont un injecteur calibré qui projette le gaz à la vitesse sonique en phase gazeuse à la pression d'alimentation du gaz de préférence comprise entre 1 et 3 bars. Le gaz se projette dans un venturi comportant une partie amont de forme avantageusement 30 cylindrique de forte section dans laquelle débouche au moins 1 trou d'aspiration d'air primaire et de préférence 2 ou 4 trous de section globale importante dont le rapport entre ladite section en mm2 et le débit de gaz ex-primée en g/h est compris entre 0.5 et 0.75. Le diamètre du col du venturi est défini de telle manière que la paroi n'offre que peu de résistance au mélange air et gaz tout en créant une dépression suffisante pour que le mélange soit plus riche en air qu'un brûleur conven- tionnel mais avec une perte de vitesse minimale. La section du col du venturi ainsi calculée en mm2 re- 45 La longueur du venturi est définie pour que la vitesse du mélange traverse les grilles sans décollement de flamme et sans combustion de la grille aval, les 2 grilles étant séparées l'une de l'autre par une distance proportionnel-le à la vitesse du mélange à la sortie de la grille 35 40 présente environ entre 0.15 fois et 0.2 fois le débit de gaz exprimé en g/h. amont. La longueur du venturi réduite par rapport à une longueur normale participe également à accroître la vitesse du mélange et est choisie dans un rapport entre la longueur exprimée en mm et le débit de gaz exprimé en g/h compris entre 0,15 et 0,3. Le mélange enflammé entre les 2 grilles est ensuite canalisé vers la sortie par un conduit avantageusement cylindrique appelé dans la suite « tuyère ». Cette tuyère est fixée en sa partie amont sur un corps de brûleur en forme d'étoile à au moins 3 branches et avantageusement 4 appelé dans la suite « corps ». Le corps comporte une branche large dans laquelle est percé un trou radial à l'axe principal du venturi et du corps et un trou borgne parallèle au dit axe principal dans lequel est introduit une bougie d'allumage. Le dia-mètre du trou radial est avantageusement égal à l'addition de la longueur de l'électrode de la bougie qui pénètre le trou et une distance de 6 mm ±1, le dit trou débouchant dans la chambre du corps délimitée par les 2 grilles. Le corps comporte également 3 autres branches étroites de même longueur que la branche large dont les extrémités sont recouvertes par la tuyère en définissant une section de passage d'air secondaire proportionnelle à la section ouverte de la grille aval. La vitesse du mélange est maintenue à sa vitesse maximum compatible avec la stabilité de la flamme grâce à un taux d'ouverture des grilles amont et aval supérieur à 40% et avantageusement voisin de 43%. En outre l'épaisseur de la grille aval sera comprise entre 1.5 mm et 3 mm. Cette vitesse optimum permet de créer une dépression au voisinage de la section de passage d'air secondaire afin d'ajouter de l'air dans la combustion et de réduire ainsi la longueur de la flamme. Afin d'accélérer les gaz de combustion, la section de la tuyère est réduite de moitié par rapport à un brûleur classique à air chaud ainsi la section de la tuyère ex-primée en mm2 représente entre 6 et 7 fois le débit de gaz injecté exprimé en g/h. Une autre particularité de l'invention porte sur le dis-positif de fixation de l'allumeur piézo-électrique appelé dans la suite « porte-piézo ». Le porte-piézo est constitué de 2 parties : Une première partie en forme d'équerre désignée dans la suite « équerre » constituée elle-même de 2 ailes A et B, l'aile A étant prise en sandwich entre le corps et le venturi et l'aile B perpendi- culaire qui vient couvrir la bougie et s'emboiter dans la branche large du corps. Une seconde partie désignée dans la suite « fourreau » en forme de douille cylindrique dans la-quelle est introduit le générateur piézo- électrique à choc. L'aile A comporte : au droit de sa fixation en sandwich un premier trou avec un pourtour échancré afin de réduire la conduction de la chaleur venant du corps vers l'allumeur piézo-électrique. L'équerre est avantageusement réalisée en matériau peu conducteur de la chaleur et notamment en acier inoxydable. - un second trou de passage du fil de l'allumeur dont le diamètre est supérieur à 3 mm. un troisième trou dans lequel s'engage le téton du fourreau, ledit téton étant retenu par un anneau ouvert s'engageant dans une gorge de celui-ci. Le fourreau en forme de douille comporte un trou radial permettant au conducteur haute tension du piézo de circuler vers le second trou puis vers la bougie. L'aile B en forme de V comporte un évidement qui vient s'emboiter autour de la branche large du corps afin d'indexer angulairement l'équerre par rapport au corps. Avantageusement, les grilles et la tuyère sont fixées sur le corps par déformation du métal et le venturi par vis-sage et pour rendre l'invention plus ergonomique, le venturi est réalisé dans un métal allié à l'aluminium, la tuyère en titane ou en acier mince et le corps en titane voire en laiton mince. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en 45 se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale - la figure 2 est une vue extérieure de l'ensemble - la figure 3 est une vue de dessus de l'ensemble - la figure 4 est une vue en bout côté injecteur Le présent désherbeur thermique FIG.1 comporte un injec- teur calibré (1) qui projette le gaz à la vitesse sonique en phase gazeuse à la pression d'alimentation du gaz de préférence comprise entre 1 et 3 bars dans un venturi droit (2) comportant une partie amont de forme avantageusement cylindrique (3) de forte section dans laquelle dé- bouche au moins 1 trou radial d'aspiration d'air primaire (4) et de préférence 2 ou 4 trous de section globale importante dont le rapport entre ladite section en mm2 et le débit de gaz exprimée en g/h est compris entre 0.5 et 0.75. L'axe principal du venturi (2) est avantageusement coaxial à l'axe des grilles (6,7) et de la tuyère {17). Par ailleurs, le diamètre du col du venturi (5) est défi-ni de telle manière que la paroi n'offre que peu de résistance au mélange air et gaz appelé dans la suite mé- lange tout en créant une dépression suffisante pour que le mélange soit riche en air mais avec une perte de vitesse minimale. C'est ainsi que la section du venturi ex-primée en mm2 est comprise entre 0.1 fois et 0.3 fois le débit exprimé en g/h. La longueur du venturi (2) est définie pour que la vitesse du mélange traverse les grilles (6,7) sans décolle-ment de flamme et sans combustion de la grille aval (7), les 2 grilles étant séparées l'une de l'autre par une distance proportionnelle à la vitesse du mélange à la sortie de la grille amont (6). La longueur du venturi (2), réduite par rapport à une longueur normale participe également à accroitre la vitesse du mélange et est choisie dans un rapport entre la longueur exprimée en mm et le débit de gaz exprimé en g/h compris entre 0,15 et 0,3. A la sortie du venturi (2), le mélange débouche dans une première cavité (8) du corps (9) fermée partiellement par une grille amont (6) avantageusement cylindrique. Le mélange traverse la grille (6) avec une perte de charge mi- nimum pour déboucher dans une seconde cavité (18) fermée en aval par la grille (7). La perte de charge générée par le passage du mélange dans la grille (7) met la cavité (18) en légère pression afin d'occuper toute la cavité y compris le trou radial {11). Le corps (9) FIG.1 comporte une branche large (10) dans laquelle est percé un trou radial (11) à l'axe principal (12) du venturi et du corps et un trou borgne (13) parallèle au dit axe principal dans lequel est introduit une bougie d'allumage (14). Le diamètre du trou radial est avantageusement égal à l'addition de la longueur de l'électrode de la bougie qui pénètre le trou et une dis-tance de 6 mm ±1, le dit trou (11) étant en légère pres- Sion de mélange, l'étincelle issue de l'électrode de la bougie (14) provoque l'inflammation du mélange dans la cavité (18). tuyère (17) en définissant entre le corps (9) et la tuyère (17) une section d'aspiration d'air secondaire proportionnelle à la section ouverte de la grille aval dans un rapport au moins égal à 5 fois la section de ou-verte de la grille aval(7). Le mélange enflammé est ensuite canalisé vers la sortie par la tuyère (17) avantageusement cylindrique. Cette tuyère est fixée en sa partie amont sur le corps (9) par un sertissage (19) FIG.2. La vitesse du mélange est maintenue à sa vitesse maximum compatible avec la stabilité de la flamme grâce à un taux d'ouverture des grilles amont et aval supérieur à 40% et avantageusement voisin de 42 à 44%. En outre l'épaisseur de la grille aval (7) sera comprise entre 1.5 mm et 3 mm. Cette vitesse maximum permet de créer une dépression au voisinage de la section de passage d'air secondaire afin d'ajouter de l'air dans la combustion et de réduire ainsi la longueur de la flamme. Afin d'accélérer les gaz de combustion, la section de la tuyère est réduite de moitié par rapport à un brûleur classique à air chaud ainsi la section de la tuyère ex-primée en mm2 représente entre 6 et 8 fois le débit de gaz injecté exprimé en g/h. La bougie (14) FIG.2 est reliée électriquement au généra- teur piézo électrique à choc (20) par un conducteur isolé (21), l'axe principal de la bougie et du conducteur étant parallèles à l'axe principal du venturi (2) et leurs volumes externes inscrits dans le prolongement du volume externe de la tuyère. L'équerre (22) a une forme en L avec une aile A prise en sandwich entre le venturi (2) et le corps (9) et une aile B perpendiculaire qui vient couvrir la bougie (14) et s'emboiter dans la branche large (10) du corps. Le corps (9) comporte également 3 autres branches étroites (15) FIG.4 de même longueur que la branche large (10) dont les extrémités (16) sont recouvertes par la L'aile A FIG.4 comporte au droit de sa fixation en sandwich un grand trou rond (23) avec un pourtour présentant des échancrures (24) afin de réduire la conduction de la chaleur vers l'allumeur piézo électrique {20) en prove- nance du corps (9). Par ailleurs, la section de l'équerre (22) en contact avec le venturi (2) et/ou le corps (9) est au plus égal à la moitié de la section de l'épaulement du venturi et/ou du corps. L'équerre (22) est avantageusement réalisée en matériau peu conducteur de la chaleur et notamment en acier inoxydable. L'aile A comporte un trou (26) de passage du fil du générateur dont le diamètre est supérieur à 3 mm. Un troisième trou (29) voisin du précédent est traversé avec du jeu par le téton (27) du fourreau (28), ledit té-ton étant retenu par un anneau ouvert (30) s'engageant dans une gorge de celui-ci. Le fourreau en forme de douille comporte un trou radial (31) permettant au conducteur haute tension du générateur de circuler vers le second trou (26) puis vers la bougie (14) et de l'immobiliser en translation. Avantageusement, le fourreau (28) qui a une forme de douille cylindrique reçoit intérieurement le générateur 25 (20) qui a une section en carré. L'aile B FIG.3 en forme de V qui vient couvrir la bougie d'allumage (14), comporte un évidement {32) de profondeur minimum de 1 mm venant s'emboiter autour de la branche large (10) du corps afin d'immobilisation en rotation 30 l'équerre (22). Avantageusement, les grilles (6,7) et la tuyère (17) sont fixées sur le corps (9) par déformation du métal et le venturi (2) par vissage et pour rendre l'invention plus ergonomique, le venturi (2) est réalisé dans un mé- 35 tal allié à l'aluminium, la tuyère (17) en titane ou en acier mince et le corps en titane ou en laiton. REVENDICATIONS1. Désherbeur thermique à gaz à air aspiré,muni d'un dispositif comprenant des moyens pour pro- Buire un mélange d'air et de gaz combustible à forte vitesse de déplacement, une grille amont (6) et une grille aval (7) disposées toutes les deux transversalement dans le trajet du mélange air comburant et gaz combustible, le mélange en- flammé entre les deux grilles par des moyens d'allumage étant canalisé dans une tuyère (17) s'ouvrant à l'air libre dans sa partie aval caractérisé en ce qu'il comporte un venturi droit (2) dont l'axe principal est coaxial à l'axe des grilles et de la tuyère et dont la longueur est fortement réduite en rapport du débit de gaz injecté dans un rapport compris entre 0.15 et 0.3 entre la longueur exprimée en mm et le débit de gaz exprimé en g/h. 2. Désherbeur thermique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le venturi comporte au moins 1 trous d'admission d'air comburant (4) et avantageusement 4 dont la section to- tale en mm2 est comprise entre 0.5 et 0.75 fois le débit de combustible gazeux exprimé en g/h. 3. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le venturi a une section de col exprimée en mm2 comprise entre 0.15 et 0.2 fois le débit de gaz exprimé en g/h. 4. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un allumeur piézo électrique à choc (20) dont l'axe principal est parallèle à l'axe principal du venturi (2) et que son volume externe est inscrit dans le prolongement du vo- lume externe de la tuyère (17). 5. Désherbeur thermique selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'allumeur piézo électrique à choc (20) qui a une section carréest introduit dans un fourreau (28) en forme de douille cylindrique. 6. Désherbeur thermique selon la revendication 5 caractérisé en ce que le fourreau (28) est fixé avec jeu sur l'aile A de l'équerre (22). 7. Désherbeur thermique selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'équerre (22) a une aile A qui comporte un grand trou (23) avec une zone périphérique échancrée (24). 8. Désherbeur thermique selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la section de l'équerre en contact avec le venturi (2) et/ou le corps (9) est au plus égal à la moitié de la section de l'épaulement du venturi et/ou du corps. 9. Désherbeur thermique selon les revendications 6 ou 7 ou 8 , caractérisé en ce que l'équerre (22) est en acier inoxydable et possède un trou de passage (26) pour le conducteur isolé (21) de l'allumeur piézo électrique (20) dans l'aile A. 10. Désherbeur thermique selon les revendications 6 ou 7 ou 8 ou 9, caractérisé en ce que l'équerre (22) comporte à l'extrémité de l'aile B un évide-ment (32) dont la largeur est voisine de la lar- geur de la branche large (10) du corps (9) et a une profondeur supérieure à 1 mm. 11. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'aile B de l'équerre (22) vient couvrir la bou- gie d'allumage (14). 12. Désherbeur thermique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'évidement (32) de l'aile B vient s'indexer dans la branche large (10) du corps (9) recevant la bougie d'allumage (14). 13. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux d'ouverture des grilles amont et avalest supérieur à 40% et idéalement compris entre 42% et 44%. 14. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre du trou radial (11) est égal à l'addition de la longueur de l'électrode de la bougie d'allumage (14) qui le pénètre et une dis-tance de 6 mm ±1. 15. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section d'aspiration d'air secondaire est égale à au moins 5 fois la section ouverte de la grille aval. 16. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de passage de la tuyère exprimée en mm2 représente entre 6 et 8 fois le débit de gaz injecté exprimé en g/h. 17. Désherbeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les grilles amont et aval sont séparées par une distance proportionnelle à la vitesse des gaz à la sortie de la grille amont.