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BREVET D'INVENTION
La présente invention est relative à un brûleur à gaz.
Un brûleur suivant l'invention est caractérisé en ce que le gaz oombustible est introduit dans un tour- billon d'air créé par l'injection tangetielle de cet air dans une enceinte cylindre-conique enveloppant le dispo- sitif d'introduction du gaz. Le jet de gaz est de pré- férence introduit dans la dite enceinte sous forme de cône divergent. L'enceinte cylindro-conique peut être suivie d'une partie tronoonique divergente et celle-ci éventuellement d'une partie cylindrique..
Suivant une modification de construction, une injection d'air secondaire de combustion peut être faite en un grand nombre de jets de faible diamètre, disposés sur une surface tronconique divergente et normalement à cette surface, dans le mélange primaire développé en nappe hélicoïdale contre la paroi intérieure de la dite surface tronçon!que.
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L'ouverture pour l'admission de l'air primaire peut être réglée de manière à faire varier l'épaisseur de ce jet d'air qui est lance tangentiellement à la paroi de l'enceinte cylindro-conique.
Les moyens de réglage de cette ouverture peuvent être réalisés par le déplacement relatif de deux corps cylindriques concentriques @unis d'ouvertures se déplaçant l'une sur 1' autre.
L'ouverture ou les ouvertures d'admission de l' air primaire est ou sont de préférence taillées en biseau dans la matière du ou des corps cylindriques.
Les figures 1, 2, 3 et 4 montrent un mode de réalisation, à titre d'exemple, de l'invention.
Les figures 5 et 6 montrent, également à titre d'exemple, une modification.
Dans ces dessins :
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un brûleur suivant l'invention.
La figure 2 est une coupe faite le long de la ligne A-B de la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation du brûleur.
La figure 4 montre à plus grande échelle, un détail.
Les figures 5 et 6 montrent une modification de construction.
En se rapportant aux figures 1 à 4 des dessins : Un tube terminé par une tuyère a réglable par pointeau pour l'injection, du gaz, débouche suivant l'axe longitudinal du système dans un corps cylindrique .11 terminé par une partie tronconique à section décroissante.
Le corps de brûleur b est percé dans sa partie cylindrique d'une lumière rectangulaire 1 donnant ouver- ture à un ajutage j, disposé tangentiellement sur le aylin- dre, pour l'injection de l'air.
Le réglage de l'ouverture de la lumière 1 se fait au moyen d'un tambour t percé d'un orifice o (voir figs.2 et 4) de section
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identique à la lumière 1 et pouvant se superposer exacte- ment à celle-ci.
La rotation du tambour t à l'intérieur du corps cylindrique b permet de faire varier la section d'entrée de l'air par la position relative de l'orifioe o sur la lumière 1 et de cette manière l'épaisseur du jet d'air lanoé tangentiellement oontre la paroi intérieure.
Il est à remarquer que quel que soit le réglage, la section de passage de l'air est toujours constituée par une fente de longueur constante et de hauteur variable, sui- vant la position du tambour.
D'autre part, la lumière 1 et l'orifioe o sont tail- lés en biseau dans la matière, de façon à déterminer dans toutes les positions une injection tangentielle de l'air dans l'espa- oe annulaire formé par le corps oylindrique du brûleur et le tu- be d'injection du gaz combustible. t
La rotation du tambour/dans le corps b peut être com- mandée extérieurement par une vis d'arohimède agissant sur un secteur denté rapporté sur la tambour, ou par tout autre dis- positif connu*
Sur la partie tronconique du corps est rapporté un cône mélangeur auquel fait suite une buselure d rectiligne ou courbe, destinée à amener le mélange à l'endroit d'utilisa- tion.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant : Le gaz combustible est introduit dans le corps du brûleur b par la tuyère a dont le pointeau et l'ajutage, de oonstruo- tion appropriée, épanouissent le jet en forme de cône divergent.
Il est à remarquer que cet effet peut être obtenu par des agencements de tuyère connus.
La vitesse de sortie du flux gazeux et le débit sont fonction de l'ouverture du pointeau et de la pression d'admis- sion du gaz.
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L'air de combustion de par son dispositif d'intro- duotion, est injecte dans le corps b tangentiellement à la paroi intérieure du tambour dans lequel il prend un mouvement giratoire plus ou moins rapide, suivant la pression initiale de l'air. C'est-à-dire que pour tout débit de la tuyère a, donc pour toute consommation déterminée, le dispositif permet de varier la vitesse du tourbillon en modifiant convenable- ment la pression d'alimentation de l'air de combustion et le débit d'air à une pression donnée, en agissant sur l'ouver- ture de la fente.
La vitesse périphérique de l'air s'accroît à mesure de son avancement dans la partie oonique du aorps b où il dé- termine, par son mouvement centrifuge intense, une aspiration du cône de gaz s'échappant de la tuyère a, Les deux fluides sont brassés énergiquement et débouohent dans le cane .2. qui diffuse le mélange toujours animé d'un mouvement giratoire intense dans la tubulure d à la sortie de laquelle il vient brûler.
Les avantages du procédé sont les suivants :
1.- Obtention d'un mélange parfait du gaz combustible et de l'air de combustion grâce au brassage énergique du cône gazeux dans le cône tourbillonnant de l'air de combustion ayant pour résultat un meilleur rendement de la combustion et la possibilité d'obtenir des températures plus élevées.
2. Le brûleur peut fonctionner à des débits très diffé- rents sans qu'il en résulte nécessairement une variation de la température de combustion.
En effet, pour une température de régime déterminée, la proportion convenable de l'air de oombustion pour chaque débit gazeux de la tuyère a est obtenue par le réglage de la lumière 1. Si on ne modifie pas la pression de la soufflerie, la pression d'introduction de l'air dans le tambour et par conséquent la vitesse giratoire resteront la même, de telle façon que quel que soit son débit, le brûleur pourra travailler dans les mêmes proportions de mélange et avea la même vitesse @
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giratoire du mélange.
Comme pour un gaz. de pouvoir calorifique déterminé, la température de oombustion résulte de ces deux facteurs, le brûleur pourra par conséquent donner toute sa gamme de débits en maintenant une même température de combustion du mélange.
3. Réciproquement un même brûleur permet l'obtention d' une gamme très étendue de températures pour un même débit.
On peut en effet en maintenant constant le débit ga- zeux de la tuyère, modifier dans de très larges limites, la vitesse d'injection de 1' air de combustion en appropriant chaque ouverture la pression de la soufflerie de façon à maintenir constante la quantité d'air introduite.
4.- Des avantages 3 et 3 combinés, il résulte qu'un seul modèle de brûleur peut être utilisé dans des limites excessi- vement larges de températures et de débits, sans aucunement nuire au rendement de la combustion.
5.- Le mouvement giratoire intense imprimé au mélange dans le brûleur a pour effet de provoquer à la sortie de la buselure d une dispersion de ce mélange suivant un cône divergent, inverse de ce qui est obtenu avec des brûleurs ordinaires, dont le dard prend généralement la forme d'un cône oonvergent.
Cet effet présente des avantages sensibles et évi- dents pour le ohauffage de laboratoires de fours ou de chambres de combustion et évite les inoonvénients bien connus du chalu- meau convergent.
6.- En cas de combustion en deux phases; 1 .- injection partielle de l'air de combustion dans le brûleur (air primaire) 2 .- injection complémentaire d'air dans le mélange à la sor- tie du brûleur (air secondaire) très souvent nécessaire dans les chauffages métallurgiques ou autres, l'obtention d'un cône de mélange divergent à la sortie du brûleur permet l'injeo- tion d'air secondaire dans des conditions beaucoup plus efficaces.
7.- Du fait que la vitesse giratoire du mélange peut être poussée jusqu'à des limites très élevées, le brûleur permet @
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l'utilisation de gaz très riches sans danger de retour de flammes, par simple adaptation de la vitesse d'injection de l'air primaire à la vitesse de propagation de la flamme du mélange.
8.- D'autre part, grâce à l'homogénéité parfaite du mé- lange réalisé dans le brûleur, celui-ci donne la possibilité d'utilisation de gaz très pauvres sans risque d'extinction.
En se rapportant maintenant à la modification mon- trée dans les figures 5 et 6: Un ajutage est fixé à l'extrémité de la tubulure d d'amenée du mélange dont question précédemment.
Cet ajutage est composé d'une enveloppe extérieure m en forme de tronc de cône divergent, emboîtée sur la tubu- lure d.
A l'intérieur de l'enveloppe m est fixé concentri- quement un cône semblable n en réfractaire ou analogue, mais de façon à laisser entre l'enveloppe et la paroi réfractaire un espace annulaire e.
Le cône réfractaire est percé sur toute sa surface et normalement à celle-ci, de multiples trous de faible dia- mètre permettant une injection d'air très divisé de l'espace vers l'intérieur du cône n.
L'air secondaire de combustion est amené dans l'es- pace périphérique ,2, par une tubulure p fixée tangentiellement sur l'enveloppe m. La disposition tangentielle de la tubulure a pour but de favoriser une répartition égale de la pression sur tous les trous d'injection.
Cet ajutage est utilisé en cas de.combustion en deux phases, c'est-à-dire lorsqu'on n'injecte pas la totalité de l'air de combustion dans le brûleur proprement dit. Dans ce cas,, le complément est amené par la tubulure p dans l'espace annulaire, à sa pression de marche et insuflé au travers la masse réfractaire dans le mélange débité par la buselure d.
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Il a été indiqué ci-dessus en se reportant aux figures. 1 à z, que le mélange s'épanouissait en cône à la sortie du brûleur en raison du mouvement giratoire éner- gique qui lui était imprimé par celui-ci.
Ce mouvement centrifuge aura pour effet de dévelop- per an nappe hélicoïdale contre la paroi réfractaire le mé- lange primaire qui vient couper perpendiculairement le faisceau d'injection de l'air secondaire.
On voit que le dispositif d'ajutage combiné au brû leur décrit en se reportant aux figures 1 à 4, permet l'obten- tion presque instantannée d'un mélange parfaitement homogène et dont les éléments sont animés de mouvements très rapides dans différents sens..
Il réalise ainsi d'une façon simple les conditions de combustion optima.
Il en résulte comme avantages
1 ) - l'obtention d'une atmosphère pratiquement sans flam- me visible à la sortie de l'ajutage avec tous les avantages que comporte ce genre de combustion: homogénéité du chauffage - oxydation de la matière à chauffer réduite au minimum - pré- cision des traitements thermiques, etc.
2 ) - l'emploi de l'ajutage procure la faculté d'utiliser en injection secondaire de l'air préalablement chauffé et tous les avantages qui en résultent, soit au point de vue des possi- bilités de récupération des chaleurs perdues, soit pour l'obten- tion de températures élevées, soit en vue de l'utilisation de gaz à pouvoir calorifique très faible.
3 ) - possibilité de chauffer d'une façon uniforme des enoeintes de plus grand volume.
Revendications et Résumé.
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