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Système de brûleur d'huile.
La présente invention concerne les systèmes de brûleur d'huile dans lesquels on utilise des pulvérisa- teurs mécaniques ou des brûleurs à pression. Dans ce ty- pe de brûleur, l'huile est déchargée sous pression par des passages pratiquement tangents à la paroi d'une chambre centrale, dans la pointe ou gicleur, et ce de manière à imprimer à l'huile un mouvement de tourbillonnement rapide avant qu'elle soit déchargée de la pointe sous forme d'un jet ou pulvérisation en cône. Mais le pulvérisateur méca- nique rectiligne ou ordinaire, dans lequel toute l'huile amenée au pulvérisateur est injectée dans la chambre de combustion est sujet à une limitation nette dans la portée de capacité, c'est-à-dire dans le nombre de kilogs d'huile
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pulvérisés par brûleur et par heure.
Le système connu sous le nom de système Peabody- Fisher Wide Range est d'utilisation pratique intense. Ce système assure une grande portée de capacité, sans pertes de force de pulvérisation, en provoquant, après l'entrée de l'huile dans la chambre à pointe, le retour d'une partie de cette huile à la pompe ou réservoir. Ce système est dé- crit dans les brevets américains n .1.526.488 délivré le 30 décembre 1919 et n .1.628.424 délivré le 10 mai 1927.
En ouvrant la soupape prévue dans le tuyau de retour, ainsi que décrit dans ces brevets, la quantité d'huile effective- ment injectée dans le foyer est réduite, mais la quantité coulant par les passages tangentiels dans la chambre de poin- te augmente quelque peu. Suivant le degré d'ouverture de la soupape de retour on obtient, dans le fonctionnement du sys- tème, une pression variable dans la chambre de pointe et dans le tuyau de retour, et un angle d'injection variable.
La présente invention concerne ce type général de système à grande portée et comprend une méthode et un appa- reil par lesquels une différence de pression pratiquement constante, au lieu d'être variable, est maintenue en travers des passages tangentiels, d'où il résulte qu'une quantité essentiellement constante de combustible pénètre dans la chambre de la pointe à une vitesse uniforme correspondante, en donnant ainsi un angle d'injection plus constant pour toutes les capacités, et une diminution de la quantité d'hui- le ramenée au réservoir lors du fonctionnement à faibles capacités.
D'après l'invention, la méthode employée consiste à amener l'huile sous pression à un pulvérisateur, à ramener une partie de l'huile de ce pulvérisateur et à faire varier automatiquement la pression de l'huile amenée au pulvérisateur,
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au moyen de variation dans la pression de l'huile de retour.
L'invention sera plus explicitement décrite en se reportant aux dessins ci-joints, dans lesquels:
Les figs. 1, 2 et 3 sont des vues schématiques de systèmes pour la mise en oeuvre de la méthode de l'invention;
La fig. 4 est une coupe longitudinale de l'extré- mité du pulvérisateur;
Les figs. 5 et 6 sont des vues en bout respecti- vement de la pointe et du tampon de la fig. 4;
La fig. 7 est une vue schématique d'une variante du système.
Dans la fig. 1, le chiffre 1 désigne un réservoir d'huile relié par un tuyau 2 au coté d'aspiration d'une pom- pe 3, Cette pompe peut être de type approprié quelconque, disposé pour maintenir une pression pratiquement constante par la conduite 4 qui mène à la chambre 5 dans une chapelle de soupape 6. De la chambre de sortie 7 de cette chapelle un tuyau 8 mène par des branchements 8' à des pulvérisateurs 9. Ces derniers peuvent être de la construction décrite dans le brevet n .1.628.424 sus rappelé. Dans le présent système, tel que décrit, chaque pulvérisateur possède une conduite de retour d'huile 10' partant de la chambre de pointe. Ces con- duites sont reliées à une conduite commune 10 qui débite dans le réservoir 1 lorsque la soupape 11 est ouverte. L'hui- le de retour peut couler à un autre réservoir ou peut être utilisée d'autre manière.
Pour appliquer la présente invention aux systèmes décrits dans ces brevets antérieurs, on intercale dans la conduite principale, entre la pompe et les pulvérisateurs, une soupape 12 dont la tige est reliée à un diaphragme flexi- ble 13 fixé par sa périphérie à la chapelle ou enveloppe 6.
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Cette soupape commande une ouverture de la cloison 14 entre les chambres d'entrée et de sortie 5 et 7. Un ressort 15 porte contre le côté du diaphragme opposé au côté de la soupape et est normalement réglé de façon à maintenir la soupape ouverte.
On peut régler la pression exercée par le ressort sur le 'diaphragme au moyen de la vis 16 à laquelle une extrémité du ressort est reliée.
Entre le pulvérisateur et la soupape 11 se trouve un tuyau de branchement 17 reliant la conduite de retour à la chambre du carter 6 dans laquelle se trouve le ressort 15, de sorte que la pression d'huile régnant dans le tuyau 17 et sur un côté du diaphragme 13 est la même que dans la conduite de retour 10.De cette manière, une variation quel- conque de pression dans la conduite de retour peut être uti- lisée pour actionner la soupape 12 afin de permettre le passage d'une quantité d'huile plus ou moins grande aux pul- vérisateurs. Un manomètre 18 indique la pression régnant dans la conduite de retour.
Pour la commodité de la description, on a représenté sur les figs. 4,5 et 6, certaines parties d'un type connu de pulvérisateur. Dans ces figures, le chiffre 19 désigne une partie du corps de brûleur, à laquelle est fixé un cha- peau 20. Sur l'extrémité chanfreinée du corps du brûleur se trouve un tampon 21 ajusté sur l'extrémité d'un tube interne 22. Le tampon comporte un jeu de passages externes 23 et un jeu de passages internes 24. Sur la face du tampon est montée une pointe 25 comportant un canal 26 et des conduits 27 me- nant de ce canal pratiquement de manière tangente à la paroi de la chambre de pointe ou gicleur 28 comportant un orifice de sortie 30. La pointe et le tampon sont assemblés par un chapeau 20.
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Le pulvérisateur représenté, lorsqu'il est utilisé dans le système représenté sur les figs. 1, 2 ou 3, est raccordé de manière que la conduite alimentaire de branche- ment 8' d'un pulvérisateurdonné débite l'huile au passage 29 entre le corps du brûleur et le tube interne, d'où elle passe par les passages 23 et les conduits tangents 27 à la chambre 28, dans laquelle il se produit une rotation rapide par suite de l'entrée par les conduits tangents 27, et une certaine quantité d'huile, ou toute l'huile, est déchargée par l'orifice de pointe 30. Le tube interne 22 est relié à la conduite de retour 10, de sorte que lorsque la soupape 11 est ouverte,une partie de l'huile débitée à la chambre de pointe est ramenée au réservoir.
La soupape 12 a pour rôle de commander la quantité d'huile passant de la conduite 4 à la conduite 5 conformément aux variations de la pression dans l'huile retournant par la conduite 10, et il faut noter que la capacité du pulvéri- sateur varie suivant l'ouverture plus ou moins grande de la soupape 11. En modifiant la pression de l'huile débitée à l'entrée du pulvérisateur pour correspondre à une diminution ou une augmentation de la pression régnant dans la conduite de retour, on maintient une différence pratiquement cons- tante entre la pression d'entrée et la pression régnant dans la chambre de pointe.
Pour comprendre le fonctionnement du système re- présenté sur la fig. 1, on supposera d'abord qu'il fonc- tionne comme un système pulvérisateur rectiligne, la soupape de retour 11 étant complètement fermée, et la pression d'en- trée, c'est-à-dire la pression régnant à l'entrée aux pas- sages tangents 27 menant à la chambre de pointe est de 14,5 Kgs par cm2, et qu'il existe une chute de pression par
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ces passages de 3,625 Kgs, de sorte qu'il existe une pression de 11 Kgs par cm3 dans la chambre de pointe 30. Il en ré- sulte dans la conduite de branchement 17 et sur le côté de ressort du diaphragme 13 une pression de 11 approximative- ment.
Cette pression maintient, conjointement avec celle exercée par le ressort 15, la soupape 12 ouverte pour permet- tre à la pleine quantité d'huile sous la pression de ligne de 14,5 Kgs d'être débitée à l'entrée du pulvérisateur.
Dans ces conditions,la pression régnant dans la conduite 4 est maintenue pratiquement constante à 14,5 Kgs et la pression régnant dans la chambre de pointe est mainte- nue pratiquement constante à 11 Kgs.
Si on ouvre alors la soupape 11 du tuyau de retour 10 pour permettre le retour d'une partie de l'huile de la chambre de pointe dans le réservoir, il se produit une chute de pression dans cette chambre. En supposant que cette chute est de 3,625 Kgs, la pression régnant dans le tuyau 17 et sur le côté de ressort du-diaphragme 13 est réduite dans la même mesure. Il en résulte une fermeture partielle de la soupape 12 jusqu'à ce que la pression d'huile dans la chambre 7 et la conduite 8 s'approche de 11 Kgs au lieu des 14,5 Kgs originaux. Dans ces conditions, le diaphragme 13 est en équilibre et la soupape 12 reste dans sa nouvelle position jusqu'à ce que la pression régnant dans la conduite.10 soit de nouveau modifiée en actionnant la soupape 11. En consé- quence la pression à l'entrée du brûleur est de 11 Kgs.
Il existe donc la même différence de pression entre la pression d'entrée et celle dans la chambre de pointe, à savoir 3,625 Kgs. De même, si la pression de l'huile de retour est réduite à 3,625 Kgs, il se produira une fermeture ultérieu- re de la soupape 12 pour réduire la pression d'alimentation à
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7,312 Kgs par exemple, de façon à maintenir la même diffé- rence de pression en travers des rainures de la chambre de pointe.
En modifiant ainsi la pression d'alimentation aux brûleurs 9 tout en maintenant pratiquement la même diffé- rence entre les pressions d'alimentation et de retour, l'angle d'injection est maintenu pratiquement constant car la vitesse de rotation de l'huile dans la chambre de pointe 30, qui n'est commandée que par la chute de pression en tra- vers des passages tangentiels 27, reste inchangée. En con- séquence la qualité de la pulvérisation est la même pour toutes les capacités.
Pour une pression donnée régnant dans la chambre 30 (par exemple 1,812 Kgs), la quantité d'huile pénétrant dans cette chambre, si la pression d'alimentation est de 5,5 Kgs, est moindre que si la pression d'alimentation est de 14,5 Kgs, car dans ce dernier cas la chute de pression en travers des passages tangentiels 27 est de 12,812 Kgs au lieu de 3,625 Kgs dans le premier cas.
La quantité totale d'huile circulant à travers le brûleur est approximativement proportionnelle à la racine carrée de la chute de pression en travers des passages tan- gentiels. En conséquence en cas de capacités réduites du brûleur, le total de l'huile pompée pour une quantité pul- vérisée donnée, et en conséquence la quantité d'huile rame- née au réservoir, sont considérablement moindres si le sys- tème est établi de la manière ci-dessus décrite que si on suivait des méthodes connues.
Dans l'explication de la théorie d'action du pulvé- risateur mécanique en se reportant à la forme et à la finesse de la pulvérisation qui sort de la pointe, il faut tenir compte de deux forces:
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Premièrement, la pression régnant à l'intérieur de la pointe qui provoque la sortie à travers l'orifice, et
Deuxièmement, la force centrifuge engendrée en imprimant à l'huile dans la chambre de pointe, avant sa sor- tie à travers l'orifice, un mouvement tourbillonnant rapide sur l'axe passant par le centre de l'orifice.
Si on considère la seule première force, à savoir la pression régnant à l'intérieur de la pointe, elle a pour effet de déterminer la quantité d'huile qui sort par l'ori- fice dans un temps donné. En d'autres termes, lorsque la pression augmente à l'intérieur de la chambre de pointe, la quantité d'huile débitée par l'orifice augmente. Cette force agit pratiquement parallèlement à l'axe et n'a pas d'effet sur la forme du jeu d'huile sortant, sauf que cette forme peut être légèrement modifiée par le frottement engendré par le mouvement de l'huile en travers de la paroi de l'orifice.
Si l'orifice est très étroit et la pression très forte, il en résultera une pulvérisation plutôt grossière. Cette pulvé- risation est provoquée par le frottement sur la paroi de l'orifice et n'agit pas de manière considérable sur l'angle de l'injection même dans des conditions extrêmes d'une pres- sion très élevée et d'un orifice très petit.
Dans le cas du pulvérisateur mécanique ordinaire, la pression régnant à l'intérieur de la chambre de pointe est relativement faible, et l'orifice est de grandeur notable.
Dans ces conditions l'effet de pulvérisation provenant de la cause ci-dessus est presque négligeable. En d'autres termes, le courant d'huile sort de la pointe suivant une ligne pra- tiquement droite. Des essais effectués pour se servir d'un orifice lisse dans la pulvérisation de l'huile dans des pul- vérisateurs d'huile pour des chaudières, en déchargeant sim- plement l'huile à travers un orifice sous pression, n'ont
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pas donné de bons résultats. Un autre facteur est nécessaire.
Cet autre facteur est la force centrifuge ci-dessus mentionnée. L'ensemble de l'effet de pulvérisation dépend pratiquement du degré de cette force engendrée à l'intérieur de la chambre de pointe. Un corps tournant rapidement sur un centre s'échappe radialement du centre lorsqu'il peut le faire. Dans le cas d'huile tournant rapidement sur un axe, l'effet consiste à ce que des particules d'huile s'échappent radialement du centre dans toutes les directions. Il en ré- sulte la rupture du corps de l'huile en très petites parti- cules, et il est évident que le degré de force centrifuge engendrée agit sur la finesse de la pulvérisation, c'est-à- dire le nombre et la grandeur des particules, et aussi sur l'angle suivant lequel elles quittent le point de libération.
La tendance des particules consiste à s'échapper radialement dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Dans le cas d'un pulvérisateur du type en question, cette tendance est combattue par la résistance de l'huile à sa séparation en petites particules, et par la pression régnant dans la chambre de pointe, pression qui tend à faire passer l'huile à travers l'orifice suivant un chemin parallèle à l'axe.
En conséquence, il est évident que, conformément au degré de force centrifuge engendrée à l'intérieur de la chambre de pointe, l'angle de pulvérisation variera entre la direction axiale et un plan perpendiculaire à cet axe.
Une position intermédiaire est adoptée par les particules s'échappant de la périphérie de l'orifice et cette position intermédiaire est appelée l'angle de pulvérisation.
La force* centrifuge est provoquée ou engendrée dans la chambre de pointe par la vitesse à laquelle l'huile coule par les conduits tangents qui mènent d'une source alimentaire,
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située à l'extérieur de la pointe, dans la chambre de pointe.
Cette vitesse dépend à son tour de la différence existant entre la pression à l'entrée aux conduits tangents à l'ex- térieur de la chambre et la pression régnant dans la chambre même. Lorsque la différence de pression augmente, l'angle de pulvérisation grandit et se rapproche de la limite consti- tuée par le plan perpendiculaire à l'axe. Lorsque la diffé- rence de pression diminue l'angle de pulvérisation diminue, et si aucune force centrifuge n'est engendrée, l'huile sort axia- lement et ne comporte aucun angle du tout.
Par la présente invention, la chute de pression entre l'entrée aux conduits tangents et la chambre de pointe du pulvérisateur est maintenue pratiquement constante, mal- gré une pression de pompe constante sur l'alimentation d'hui- le du système.
Dans le système représenté sur la fig. 2 la sou- pape 12a est établie dans un.conduit de détour 30 menant de la conduite 8 située sur le côté de pression ou de refoule- ment de la pompe 3., à la conduite d'aspiration 2.
Comme la pompe 3 est une pompe à vitesse constante, la pression régnant dans la conduite de décharge 8 varie suivant la quantité d'huile détournée par la conduite 30. Cette quantité est déterminée par le degré d'ouverture de la soupa- pe 12a commandée par la pression régnant dans la conduite de retour 10.
La pression de décharge est imprimée dans cette disposition sur le côté de soupape et la pression de retour sur le côté de ressort du diaphragme 13, de sorte qu'en ré- glant la charge de ressort 15a, on peut maintenir une dif- férence désirée quelconque entre la pression d'alimentation et la pression de retour, en s'assurant ainsi les résultats avantageux décrits en se reportant au système de la fig. 1,
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plus Davantage d'une consommation de force réduite de la pompe 3, aux capacités du brûleur inférieures au maximum, car une quantité d'huile pratiquement constante est pompée à une pression diminuant continûment à mesure que la capacité du brûleur est réduite par ouverture de la soupape Ils.
Dans le système représenté sur la fig. 3, la soupape
12b commande la conduite d'alimentation de vapeur 31 de la pompe 3. Le ressort 15b est réglé de manière à maintenir normalement la soupape 12b grande ouverte, de sorte que la pompe débite la quantité d'huile nécessaire pour le fonc- tionnement à la capacité maximum. Un tuyau de branchement
32 mène de la conduite d'alimentation 8 à la chapelle de soupape sur le côté supérieur du diaphragme 13b auquel est fixée la tige de soupape. Un tuyau de branchement 10b mène de la conduite de retour 10 au côté inférieur de ce diaphrag- me.
Cette disposition est telle que les mouvements de la soupape 12b sont contrôlés par la pression d'alimentation et la pression de retour de l'huile, plus lcharge de ressort additionnelle 15b. Lorsque la soupape 11 est ouverte ou fer- mée et que la pression d'huile de retour baisse ou monte, la pression d'alimentation de l'huile monte ou baisse de manière correspondante. En conséquence, une différence constante entre les pressions d'alimentation et de retour de l'huile est maintenue conformément au réglage de la charge de ressort
15b.
La consommation de force de la pompe 3 est diminuée lorsque la pression de refoulement de la pompe est diminuée de la manière qui vient d'être décrite.
Dans le système représenté sur la fig. 7, la soupape 12c commande la quantité d'huile ramenée, et la soupape 11c
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commande la pression d'alimentation aux brûleurs 9. Un tuyau de branchement 32 mène de la conduite d'alimentation 8 à la chapelle de soupape sur le côté du diaphragme 13c écarté du ressort 15c, Un tuyau de branchement 33 méne de la conduite de retour 10 au côté de ressort du diaphragme 13c, Cette dis- position est telle que la pression de l'huile de retour est contrôlée par les mouvements de la soupape 12c qui, a son tour, est contrôlée par les pressions d'alimentation et de retour de l'huile et par la charge du ressort, la pression d'alimentation étant changée par ouverture ou fermeture de la llc soupape 11c, Lorsque la soupape/est ouverte ou fermée,
et que la pression d'alimentation monte ou baisse; la pression de retour monte ou baisse de manière correspondante. En conséquence une différence constante entre les pressions d'alimentation d'huile et de retour d'huile est maintenue conformément au réglage de la charge de ressort 15c.
REVENDICATIONS
1.- Procédé consistant à débiter de l'huile sous pression à un pulvérisateur, à ramener une partie de l'huile de ce pulvérisateur, et à faire varier automatiquement la pression de l'huile débitée au pulvérisateur par des varia- tions de pression de l'huile de retour.
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