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Brûleurs pour combustibles liquides à buse conique rotative avec admission d'air primaire dans la dite buse.-
Les brûleurs à buse-coupelle rotative de projection du liquide combustible dans le foyer, au moyen d'une turbine à air datent de longtemps. - Le premier qui a appliqué ce principe parait être Mr. Dudley Wright résidant en Anglete:rre et son in- vention a fait l'objet du Brevet Anglais n 103147 (demandé le 12 janvier 1916).
Le même principe se trouve également dans le Brevet Anglais n 203840 demandé par Mr. James Newton Wetherilt le 15 juillet 1922.
Mais dans tous les brûleurs à buse rotative la dissocia- tion du liquide combustible en fines gouttelettes est produite exclusivement par la force centrifuge qui est fonction de la vi- tesse de rotation de la buse-coupelle et que l'air primaire four- ni par le ventilateur ne traverse pas le cône de pulvérisation de la buse-coupelle en rotation.
De cette façon le mélange du combustible et du comburant (l'air) ne se produit que dans le foyer et l'air n'intervient nullement dans l'action de pulvéri-
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sation du combustible. -
Or pour obtenir une dissociation convenable du liquide combustible en fines gouttelettes par l'unique force centrifuge il faut que la vitesse de rotation de la buse-coupelle soit consi- dérable, mais dès que cette vitesse de rotation se trouve dimi- nuée, la pulvérisation du liquide combustible est loin d'être bonne ou suffisante.
D'autre part, les régulateurs d'admission de l'air, fourni par ventilateur, dans la tuyère à l'intérieur de laquelle se trouve la buse-coupelle rotative sont conçus de manière à ce que l'air pénètre, lorsqu'on réduit son admission dans la tuyère, en suivant une partie seulement de la paroi intérieure de celle-ci, ce qui a pour effet qu'il n'agit plus avec force égale sur tous les points de la surface de l'hé lice.-
La présente invention a pour objet un brûleur avec buse- coupelle rotative dans laquelle une partie de l'air primaire four- ni par ventilateur à pression convenable (très basse pression) traverse l'intérieur de la buse rotative après avoir traversé l'hélice, où, par sa turbulence se mélange d'une façon intime avec le combustible dès l'intérieur du cône de pulvérisation.
Ce mélange assure en plus une atomisation parfaite du liquide combustible quelle que. soit la vitesse de rotation de la buse-cou- palle.- De plus ce Brûleur comporte : 1 ) A l'entrée de l'air (du ventilateur) dans la tuyère, un ré- gulateur conique extensible, permettant de réduire à volonté l'admission de l'air dans la tuyère et d'en proportionner le débit au débit du combustible-liquide, mais,, en l'obligeant d'emprunter l'axe longitudinal de la tuyère et d'agir avec une égale pression sur toute la surface de l'hélice.- 2 ) Un régulateur cônique (non extensible) d'envoi d'air dans le foyer.- Ce régulateur a pour but, lorsqu'on réduit l'inten- sité des flammes dans le foyer, en modérant le débit du combus- tible et celui de l'air,
d'obliger l'air primaire de passer presque en totalité par le cône pulvérisateur de la buse rotative
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en fermant presque complètement l'ouverture autour de ce cône, vers le foyer.
3 ) Un dispositif de graissage automatique et permanent des rou- lements à billes sur lesquels tourne la buse-coupelle.
Des dessins annexés, donnés à titre d'exemple d'exécu- tion d'une des formes de l'objet de l'invention, montrent les principales caractéristiques de ce brûleur.
La Fig. 1. montre vue de côté, en coupe longitudinale et axiale, la disposition des pièces et organes essentiels constituant l'ob- jet de la présente invention.
Dans cette figure on distingue : en 1 La Tuyère; en 3 un tube fixe formant conduite d'arrivée du combustible liquide suivant l'axe de la tuyère. Sur ce tube tourne la buse-coupelle rotative 2 qui est montée sur des roulements à billes R et Ri.-
La buse rotative 2 est formée essentiellement d'un man- chon cylindrique 2 dans lequel sont logés les roulements à billes R. Rl et se terminant par deux cônes évasés et opposés A. & B.
Sur ce manchon est montée l'hélice H laquelle fait tourner la buse rotative, par l'action de l'air du ventilateur. Le cône A constitue la coupelle de pulvérisation du combustible qui y ar- rive par les orifices 4 pratiqués convenablement en dessous d'un écrou de serrage formant bouchon à l'extrémité du tube 3 de ma- nière à ce que le combustible arrive à la naissance du cône A.
Le cône renversé B fait corps avec A et il a pour objet de capter une partie de l'air primaire et de l'obliger d'entrer dans le cône A par des orifices 0 pratiqués en nombre suffisant et d'un diamètre judicieusement calculé sur la force en calories du brû- leur.
Le tube fixe 3 sur sa partie axiale est pourvu en 9 d'un tout petit orifice pour laisser échapper en petites gouttelettes du combustible liquide, généralement des corps gras, pour grais- ser le roulement R. Le Roulement Rl est graissé en 10 par le liquide combustible sortant en 4 à la naissance de la coupelle conique.
L'air entre dans la tuyère par le tube 5 et aussitôt
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il rencontre le régulateur conique extensible 6.-
Ce régulateur est constitué par un c8ne tronqué (enton- noir) à mince paroi en métal flexible à tendance de ressort.
Ses faces pouvant glisser l'une sur l'autre par simple serrage circulaire dans un plan parallèle à la base.- Donc les deux sec- tions du cône sont variables à volonté. Une fourche guide fixée en 7 à la base de ce cône et parallèlement à celle-ci autour de laquelle se trouve un ressort en spirale complétent le régulateur proprement dit.- Le dessin montre une manière de montage de ce régulateur : une barre transversale D dans la tuyère une autre D1 dans le tube à air 5, reliées par une tige P suivant l'axe de la tuyère et sur laquelle coulisse la fourche 7.
Une manette N con- venablement reliée par une tige ,traversant la tuyère, à la base du cône extensible complète le dit régulateur.-
Lorsque la manette N est amenée vers la base de la tuyère et qu'elle est poussée à fond en N1, le c8ne 6 entre avec force dans la conduite d'air 5 et ses parois coulissent l'une sur l'au- tre de sorte que la section 8 de ce c6ne se resserre au minimum ne laissant plus qu'une ouverture d'un faible diamètre;
de ce fait l'admission de l'air dans la tuyère est réduite au strict minimum pour une combustion au ralenti. - Des positions intermé- diaires de la manette N permettent une variation de réglage à vo- lonté. -
L'air non capté par le cône B de la buse rotative entre dans le foyer par l'ouverture circulaire 11 de la tuyère qui est expressément étranglée afin que l'afflux de cet air vers le foyer soit tangentiel aux bords circulaires du cane de pulvérisation A de la buse rotative.
L'admission de cet air dans le foyer est réglée par le cône C coulissant par sa base cylindrique sur les parois intérieures de la tuyère au moyen de la manette M laquelle lorsqu'elle arrive en Ml fait monter le cône C en Cl fermant ainsi convenablement la sortie d'air 11.-
Les manettes M et N peuvent tre commandées par un dis- positif approprié permettant le fonctionnement simultané et con-
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jugué des deux régulateurs par une seule et unique manoeuvre.
La figure 2 montre en coupe longitudinale, une variante de la buse coupelle rotative à admission d'air dans le cône de pulvérisation. Dans cette fig. on remarque que le cône renversé B (vu fig. 1.) est remplacé par une simple collerette E autour du cône A et au-dessus des orifices 0 d'admission d'air.
Il est prévu encore d'autres formes de coupelles rotati- ves à admission d'air primaire à l'intérieur, comme par exemple une buse-coupelle dans laquelle l'air pourrait pénétrer à travers le roulement à billeAR à la naissance du manchon.
La figure 3 montre vue de face et suivant un plan perpen- diculaire à l'axe de la tuyère la bouche de l'appareil présentée au foyer. Dans cette figure le régulateur conique C d'air étant fermé on voit combien l'ouverture circulaire entre A et C est réduite.
La figure 4 - mêmes détails, mais le cône C étant descen- du vers la base de la tuyère, on remarque que l'espace circulaire d'arrivée d'air autour du cône A est entièrement ouvert.-
La figure 5 montre les deux sections du cône extensible vu en 6 sur la fig. 1 et explique pourquoi ces deux sections sont variables à volonté et simultanément variables.
Ce brûleur réalise le summum de l'atomisation des com- bustibles liquides et constitue un progrès industriel inconte sta- ble. L'atomisation obtenue est si parfaite et le mélange de l'air avec le combustible est si intimement réalisé que l'on peut dire que le liquide combustible à sa sortie du cône A est presque gazéifié.
De ce fait le rendement thermique de ce brûleur est de beaucoup supérieur à ceux obtenus avec les brûleurs existants à ce jour.
D'ores et déjà les inventeurs prévoient l'application de cette invention sur les moteurs à explosion dans le but de substi- tuer au carburant essence le carburant gaz-oil ou tout autre.-
Tous moyens mécaniques d'automaticité de réglage simul-
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tané de l'alimentation en combustible et ceux d'admission d'air dans la tuyère et dans le foyer, par leviers, cames, engrenages etc.. commandés par des pyrostats ou des thermostats sont prévus.
Cependant les formes, les dimensions et les matières utilisées pour la construction de ce brûleur pourront varier sans créer pour cela une novation ni réduire en quoi que ce soit la valeur de la présente invention.-
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RESU'# ET REVENDICATIONS
Brûleur pour combustibles liquides avec buse rotative à admission d'air dans son cône de pulvérisation caractérisé par : 1 Une buse-coupelle rotative formée d'un manchon cylindrique se terminant par une coupelle conique à la base de laquelle débouche un distributeur de liquide combustible dont les orifices de sortie sont à la naissance du cône et permettant le graissage du roule- ment à billes s'y trouvant.
2 La coupelle conique mentionnée au paragraphe ci-dessus est pourvue des orifices permettant l'entrée de l'air primaire dans son inté- rieur, air capté soit par un cône renversé prenant naissance juste au-dessus de ces orifices ou par un simple collier. L'un et l'autre de ces dispositifs faisant corps avec la buse rotative.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Burners for liquid fuels with a rotating conical nozzle with admission of primary air into said nozzle.
Rotating nozzle-cup burners for spraying combustible liquid into the hearth by means of an air turbine date back a long time. - The first who applied this principle appears to be Mr. Dudley Wright residing in England: rre and his invention was the subject of English Patent No. 103147 (applied for January 12, 1916).
The same principle is also found in British Patent No. 203840 requested by Mr. James Newton Wetherilt on July 15, 1922.
But in all rotary nozzle burners the dissociation of the combustible liquid into fine droplets is produced exclusively by the centrifugal force which is a function of the speed of rotation of the nozzle-cup and which the primary air supplied by the fan does not pass through the spray cone of the rotating nozzle-cup.
In this way the mixture of fuel and oxidizer (air) occurs only in the firebox and air does not intervene in the action of spraying.
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fuel disposal. -
However, in order to obtain a suitable dissociation of the combustible liquid into fine droplets by the single centrifugal force, the speed of rotation of the nozzle-cup must be considerable, but as soon as this speed of rotation is reduced, the spraying fuel liquid is far from good or sufficient.
On the other hand, the regulators for the intake of air, supplied by a fan, in the nozzle inside which the rotating nozzle-cup is located are designed in such a way that the air enters, when reduces its admission into the nozzle, following only part of the inner wall thereof, which has the effect that it no longer acts with equal force on all points of the surface of the propeller.
The present invention relates to a burner with a rotating nozzle-cup in which part of the primary air supplied by a fan at suitable pressure (very low pressure) passes through the interior of the rotating nozzle after having passed through the propeller, where, by its turbulence, it mixes intimately with the fuel from inside the spray cone.
This mixture also ensures perfect atomization of the combustible liquid whatever. or the speed of rotation of the nozzle - In addition, this Burner comprises: 1) At the entry of the air (from the fan) into the nozzle, an extendable conical regulator, making it possible to reduce at will the admission of air into the nozzle and to proportion the flow to the flow of fuel-liquid, but, by forcing it to take the longitudinal axis of the nozzle and act with equal pressure on the entire surface of the propeller. - 2) A conical regulator (not extendable) for sending air into the hearth. - This regulator is intended, when the intensity of the flames in the hearth is reduced, by moderating the flow of fuel and air,
to force the primary air to pass almost entirely through the spray cone of the rotating nozzle
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almost completely closing the opening around this cone, towards the fireplace.
3) A device for automatic and permanent lubrication of the ball bearings on which the nozzle-cup rotates.
The accompanying drawings, given by way of example of an embodiment of one of the forms of the object of the invention, show the main characteristics of this burner.
Fig. 1. shows side view, in longitudinal and axial section, the arrangement of the essential parts and organs constituting the object of the present invention.
In this figure we can distinguish: in 1 La Tuyère; in 3 a fixed tube forming an inlet pipe for the liquid fuel along the axis of the nozzle. On this tube rotates the rotating nozzle-cup 2 which is mounted on ball bearings R and Ri.
The rotary nozzle 2 is essentially formed of a cylindrical sleeve 2 in which the ball bearings R. Rl are housed and terminating in two flared and opposite cones A. & B.
On this sleeve is mounted the propeller H which rotates the rotary nozzle, by the action of the air from the fan. The cone A constitutes the cup for spraying the fuel which arrives there through the orifices 4 suitably made below a tightening nut forming a plug at the end of the tube 3 so that the fuel arrives at the end. birth of the cone A.
The inverted cone B is integral with A and its object is to capture part of the primary air and force it to enter cone A through orifices 0 made in sufficient number and of a diameter judiciously calculated on the calorie strength of the burner.
The fixed tube 3 on its axial part is provided at 9 with a very small orifice to allow liquid fuel, generally fatty substances, to escape in small droplets to lubricate the bearing R. The Bearing Rl is lubricated at 10 by the combustible liquid exiting at 4 at the start of the conical cup.
The air enters the nozzle through tube 5 and immediately
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it meets the expandable conical regulator 6.-
This regulator consists of a truncated cone (funnel) with a thin flexible metal wall with spring tendency.
Its faces can slide one on the other by simple circular clamping in a plane parallel to the base. So the two sections of the cone are variable at will. A guide fork fixed at 7 at the base of this cone and parallel to it around which is a spiral spring complete the regulator itself. - The drawing shows a way of mounting this regulator: a transverse bar D in the other nozzle D1 in the air tube 5, connected by a rod P along the axis of the nozzle and on which the fork 7 slides.
A handle N suitably connected by a rod, passing through the nozzle, to the base of the extendable cone completes the said regulator.
When the lever N is brought towards the base of the nozzle and that it is pushed fully into N1, the cone 6 forcefully enters the air duct 5 and its walls slide one over the other. so that the section 8 of this cone tightens to the minimum leaving only an opening of a small diameter;
therefore the admission of air into the nozzle is reduced to the strict minimum for combustion at idle speed. - Intermediate positions of the N stalk allow a variation of the setting as desired. -
The air not captured by the cone B of the rotating nozzle enters the hearth through the circular opening 11 of the nozzle which is expressly constricted so that the flow of this air towards the hearth is tangential to the circular edges of the spray nozzle. A rotating nozzle.
The admission of this air into the hearth is regulated by the cone C sliding by its cylindrical base on the interior walls of the nozzle by means of the handle M which, when it arrives at Ml, causes the cone C to rise in Cl, thus closing properly the air outlet 11.-
The M and N levers can be controlled by an appropriate device allowing simultaneous operation and control.
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judged by the two regulators by a single maneuver.
FIG. 2 shows in longitudinal section a variant of the rotary cup nozzle with air admission into the spray cone. In this fig. note that the inverted cone B (seen in fig. 1.) is replaced by a simple flange E around the cone A and above the air intake ports 0.
There are still other forms of rotary cups with primary air intake therein, such as, for example, a nozzle-cup into which air could enter through the ball bearing AR at the start of the sleeve.
FIG. 3 shows, front view and in a plane perpendicular to the axis of the nozzle, the mouth of the appliance presented to the fireplace. In this figure, the conical air regulator C being closed, we see how much the circular opening between A and C is reduced.
Figure 4 - same details, but the cone C having descended towards the base of the nozzle, we notice that the circular air inlet space around the cone A is entirely open.
Figure 5 shows the two sections of the expandable cone seen at 6 in fig. 1 and explains why these two sections are variable at will and simultaneously variable.
This burner achieves the pinnacle of atomization of liquid fuels and constitutes unstable industrial progress. The atomization obtained is so perfect and the mixing of the air with the fuel is so intimately carried out that it can be said that the combustible liquid at its exit from cone A is almost gasified.
As a result, the thermal efficiency of this burner is much higher than those obtained with the burners existing to date.
The inventors already provide for the application of this invention to internal combustion engines with the aim of replacing gasoline fuel with gas oil or any other fuel.
All mechanical means of automatic adjustment of simul-
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tane of the fuel supply and those of air intake in the nozzle and in the hearth, by levers, cams, gears etc. .. controlled by pyrostats or thermostats are provided.
However, the shapes, dimensions and materials used for the construction of this burner may vary without thereby creating an innovation or reducing in any way the value of the present invention.
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RESU '# AND CLAIMS
Burner for liquid fuels with rotating nozzle with air admission in its spray cone characterized by: 1 A rotating nozzle-cup formed by a cylindrical sleeve ending in a conical cup at the base of which opens a fuel liquid distributor from which the outlet orifices are at the start of the cone and allow lubrication of the ball bearing located therein.
2 The conical cup mentioned in the above paragraph is provided with orifices allowing the entry of the primary air into its interior, the air captured either by an inverted cone originating just above these orifices or by a simple collar . Both of these devices being integral with the rotating nozzle.
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