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Brûleur à huile.
La présente invention est relative à un brûleur à huile muni d'un dispositif d'alimentation en combustible dans lequel le combustible liquide subit un réchauffage préalable et est vaporisé en vue de son passage dans une chambre de com- bustion pour la production de chaleur.
Dans les dispositifs connus de combustion de l'huile du type ci-dessus défini, la pression intérieure engendrée dans le brûleur a pour effet de ralentir l'écoulement du combustible vers le brûleur, obligeant à l'utilisation de moyens de création d'une contre-pression et d'application de cette dernière à l'ar- rière du combustible, comme par exemple par l'introduction d'une ,pression dans la cuve à combustible en vue de refouler ce combus-
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tible vers le brûleur, de manière que ce dernier puisse fonction- ner.
L'utilisation de moyens spéciaux de création d'une pression et son application au dispositif d'alimentation en com- bustible adjoint au brûleur à huile dans le but précité présente des inconvénients qu'il n'est pas facile de surmonter et qui, jusqu'ici, ont limité le développement de la catégorie précitée la de brûleur par/limitation de son application aux installations relativement petites, car lorsque les dimensions des brûleurs augmentent, la création de la contre-pression et son application à l'arrière du combustible deviennent un problème d'une importan- ce considérable, à tel point qu'à partir d'une certaine dimension plus cette catégorie de brûleur ne peut/être utilisée dans des conditions économiques.
En conséquence, la premier but de la présente inven- tion est de parvenir, pour l'utilisation des brûleurs à huile du type ci-dessus défini, à un système d'alimentation en combustible qui évite ou surmonte l'inconvénient de l'utilisation de moyens de création et d'application d'une pression spéciale, et cela par l'utilisation d'une pression engendrée au brûleur, de telle sorte qu'en ce qui concerne l'arrivée du combustible au brûleur, cette pression s'annule elle-même et que le combustible est en mesure de passer au brûleur par gravité, autrement dit on réalise un dispositif d'alimentation en combustible dans lequel ce dernier, bien qu'il soit soumis à une pression, passe dans le brûleur par gravité.
Le fait de mettre le combustible sous pression, alors que son transport se fait par gravité, permet de mettre à profit la pression engendrée dans le système pour commander et régler
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l'alimentation du brûleur en combustible, et par conséquent éga- lement la chaleur produite par ce moyen, ce qui introduit un élément de sécurité dans le fonctionnement du brûleur,
Un avantage particulier qui résulte de la suppression des moyens de création et d'application d'une pression réside dans la simplification de la construction et du fonctionnement du système, ce qui permet d'étendre le domaine d'application du brûleur, quelles que soient la nature et les dimensions du dispo- sitif en combinaison avec lequel le brûleur muni de son disposi- tif perfeotionné d'alimentation en combustible est utilisé.
D'autres buts de la présente invention consistent dans l'amélioration du rendement du brûleur par la réalisation d'une combustion plus complète et efficace du combustible, don- nant une quantité accrue de ohaleur tout en réalisant des éoono- mies dans la consommation de combustible, et d'autre part dans la propreté qui est due à la suppression de la fumée, de la suie et des autres résidus, de même que dans la réalisation d'un dis- positif d'alimentation simple et d'une sécurité absolue, dont le fonctionnement peut être commandé par le réglage du débit de combustible, soit manuellement, soit automatiquement, soit à la fois manuellement et automatiquement, de manière à augmenter ou diminuer la production de chaleur suivant les besoins,
ce dis- positif comportant également une autre caractéristique favorisant sa sécurité et qui consiste en un joint de fermeture à vide fonctionnant automatiquement dans la conduite d'arrivée du oom- bustible pour fermer cette dernière si c'est néoessaire, tandis qu'il est également muni d'un agencement de mesure automatique du combustible se dirigeant vers le brûleur, pour l'amorçage de ce dernier.
En résumé, la caractéristique essentielle de la pré- sente invention, consiste dans la réalisation, à travers un brû-
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leur à huile du type ci-dessus défini et une source de fournitu- re de ce combustible, d'un circuit au moyen duquel la pression en- gendrée à température élevée à l'endroit du brûleur est dirigée à l'arrière du combustible, pour constituer, dans ce cirouit, une masse de combustible qui est soumise, sur les côtés opposés, à des pressions égales et de sens contraire, au moyen de quoi on réalise des conditions qui permettent au combustible, alors qu'il est sous pression, de passer au brûleur par gravité,
Une autre caractéristique de la présente invention consiste en une chambre d'expansion prévue dans le brûleur et dans laquelle le combustible vaporisé est soumis à une sur- chauffe et est dilaté avant de/passer dans la zone de combus- tion, ce qui a pour résultat qu'il faut une quantité d'air moin- dre pour entretenir la combustion, et que le rendement de la combustion est améliorée
Une caractéristique encore différente de l'invention consiste en des moyens, prévus à l'intérieur de la chambre d'expansion, et servant à la réalisation d'un joint à vide dans la.cuve de fourniture du combustible, ce qui évite l'écoulement du combustible vers le brûleur dans le cas où ce dernier s'ar- rête de fonctionner,
ou bien dans le cas où on ouvrirait par inadvertance le robinet de réglage sur l'arrivée du combustible, les moyens qui viennent d'être indiqués servant également à mesurer l'arrivée du combustible dans la chambre d'expansion lorsqu'on fait démarrer le brûleur.
D'autres caractéristiques de la présente invention consistent dans la limitation du jet dans la conduite d'arrivée du combustible, à titre de sécurité en cas de formation d'une pression excessive dans le dispositif, dans un échangeur de cha- leur pour le réchauffage préalable du combustible liquide avant son passage dans le vaporisateur et pour le refroidissement du gaz qui passe sous pression vers la cuve d'alimentation en com-
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bustible, et dans un jet de refroidissement inoorporé à la con- duite de gaz sous pression, entre le brûleur et le réservoir fournissant le combustible.
Les caractéristiques qui viennent d'être énumérées ainsi que d'autres caractéristiques qui vont ressortir de la description suivante et des dessins annexés s'associent de ma- mière à aboutir à un brûleur à huile, muni d'un système d'ali- mentation, perfectionné, mais cette description et les dessins annexés ne sont donnés, bien entendu, qu'à titre d'exemples, et l'invention n'est limitée en aucune manière aux formes de réalisation décrites et représentées, ainsi que cela va ressor- tir clairement de l'appareil qu'on peut effectivement utiliser, étant donné que des modifications importantes peuvent être ap- portées à ces formes de réalisation suivant le genre d'applioa- tion dans lequel on fait usage du brûleur, et suivant les con- ditions dans lesquelles ce dernier fonotionne,
seules les oarac- téristiques essentielles dont la oombinaison permet la réalisa- tion de la présente invention restant les mêmes dans tous les case
La figure 1 est une représentation schématique du brûleur et de son système d'alimentation en combustible.
La figure 2 représente en partie en une coupe vertica- le, et en partie en élévation, une forme de réalisation pratique possible de l'invention.,
Sur les dessins annexés, 1 désigne un réservoir contenant la réserve de combustible liquide,2 la chambre d'ex- pansion d'un brûleur, et 3 la tubulure à la sortie de laquelle le gaz brûle pour faire ohauffer la chambre 2, le gaz arrivant à la tubulure 3 par le tube 6 depuis la chambre 2, 4 désigne une conduite d'huile montée entre le réservoir 1 et un tube 5 de vaporiseur qui débouche dans la ohambre d'expansion 2, la conduite 4 comportant un robinet 7 de réglage du combustible* tandis que 8 désigne un tube qui relie la chambre d'expansion 2 au sommet du réservoir 1 à combustible, par l'intermédiaire
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d'une conduite 9 sous pression,
et qui sert à recueillir la pres- sion qui règne dans ladite chambre d'expansion.
Lorsque, après avoir été amorcé et réchauffé au préa- lable, le brûleur fonctionne et que le robinet de réglage 7 est ouvert, le combustible passe du réservoir 1 par la conduite 4 dans le tube vaporiseur 5 à la sortie duquel il pénètre dans la chambre 2 et est transformé en un gaz qui se dilate à l'inté- rieur de cette chambre pour engendrer une pression, une partie du gaz sous pression passant dans la tubulure 3, tandis qu'une autre partie de ce gaz passe par la conduite 9 dans la partie supérieure du réservoir 1, à l'arrière du combustible qui se trouve dans ce réservoir.
La transmission de la pression de la chambre 2 dans la cuve 1, à travers la conduite 9 a pour effet d'appliquer à l'arrière du combustible, c'est-à-dire dans la partie supérieu- re du réservoir 1, une pression égale à la contre-pression qui agit dans le tube 5 en sens contraire de l'écoulement du combus- tible dans la conduite 4 en direction de ce tube 5, le résultat étant que le combustible se trouve placé entre deux pressions égales qui agissent sur le combustible dans des sens contraires et se neutralisent ou s'annulent mutuellement, ce qui laisse le combustible libre de s'écouler par gravité à travers la con- duite 4 vers le tube 5, de s'évaporer dans ce dernier et de pas- ser dans la chambre 2 pour sa transformation en un gaz surchauf- fé et dilaté dans cette chambre.
Du fait de l'application de pressions égales et de sens contraire sur les côtés opposés du combustible, ce dernier se trouve comprimé, et on peut tirer profit de cet état pour réaliser un procédé approprié de réglage de la flamme ou de la chaleur, ainsi que cela sera décrit ci-après,
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Le cycle décrit continue de s'accomplir tant qu'on laisse le combustible s'écouler par la conduite 4 vers le tube vaporiseur 5.
Ce qui a été exposé ci-dessus a simplement pour but de faire comprendre le principe ou la caractéristique essentielle de la présente invention, laquelle va être décrite ci-après d'une façon plus détaillée à l'aide d'une forme pratique de réalisation convenant à l'utilisation dans un foyer ou une boite à feu d'un appareil d'utilisation comme par exemple une ohaudière servant à une opération de lavage.
Ainsi que le montre la figure 2 on prévoit une plaque avant 11 contenant des orifices 11a pour le passage de l'air, et agencée de manière à servir de porte de fermeture à un foyer ou à une boîte à feu, un boîtier 12 agencé de ma- nière à se prêter à l'insertion dans le foyer ou la boîte à feu s'étendant à partir de cette plaque 11.
Le réservoir 1 à combustible est supporté par un organe de support 20 à une hauteur oonvenable au-dessus du boîtier 12 pour mettre le combustible oonvenablement en char- ge et de façon à se trouver à l'extérieur du foyer ou de la boîte à feu quand le boîtier 12 a été introduit dans ce foyer ou cette boîte à feu.
Le brûleur comprenant la chambre d'expansion 2 mu- nie des tubes 5,6 et 8, ainsi que de la tubulure à gaz 3 précitée, est placé dans le boîtier 12 à la distance voulue de la plaque 11, et comporte autour de sa partie inférieure un cône inversé 13 de combustion placé de manière à réaliser entre lui-même et la partie inférieure de la chambre 2 une zone de combustion 14,
Le cône de combustion 13 est ouvert à son sommet
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ainsi qu'à sa bases et en dessous de ce cône se trouve une cuvette' ou dépression 15 dans le fond du boîtier 12, qui est destinée à contenir le combustible liquide utilisé pour le chauffage préalable de la chambre 2 au commencement du fonc- tionnement.
Le réservoir à combustible 1 est muni d'un bouchon la de fermeture de l'orifice de remplissage, et est fermé de façon étandche au cours de l'utilisation, et, lorsqu'on le désire, on peut le munir de moyens qui ont pour effet de fer- mer automatiquement l'orifice de sortie du réservoir en direo- tion de la conduite 4 quand on retire le bouchon la, comme par exemple lorsqu'il est nécessaire de verser du combustible dans le réservoir 1. Ceci constitue une mesure de sécurité destinée à éviter le débordement du brûleur au cours de l'opé- ration de remplissage dans le cas où on a laissé ouvert le ro- binet7 de réglage de l'arrivée du combustible, ce robinet com- prenant un clapet à aiguille uni adapté dans la conduite 4 aussi près que possible du tube vaporiseur 5,
La conduite à combustible 4 descend en venant de la cuve 1, puis elle monte et pénètre dans le tube vaporiseur 5, un régulateur de pression 16 étant inséré dans cette conduite 4 de manière à permettre l'utilisation, pour un procédé de ré- glage de la flamme ou de la chaleur auquel il a été fait allu- sion ci-dessus, de l'état de compression imposé au combustible par les pressions agissant dans des sens contraires,
Un échangeur de chaleur 10 monté dans la conduite 9 et que traverse la conduite 4 permet à la chaleur du gaz,qui passe de la chambre2 dans le réservoir 1,d'être transmise au combustible qui passe de cette cuve 1 au tube vaporiseur 5,
ceci ayant pour effet de réchauffer le combustible avant qu'il atteigne le tube vaporiseur 5 et de réduire la température du gaz sous pression dans la conduite 9 avant que ce gaz atteigne
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le réservoir la
Comme le combustible chauffé tend à monter, il est essentiel que la conduite 4 provenant du régulateur 16 soit installée de manière à avoir une pente ascendante continue à travers l'échangeur de chaleur 10 et jusqu'en un point situé au-delà de ce dernier, en vue de favoriser la tendance du com- bustible à monter après qu'il a été chauffé dans l'échangeur de chaleur 10, étant donné que si on avait établi la conduite 4 avec une pente descendante, on aurait réalisé un état de turbulence dans la conduite,
parce que le combustible chauffé tend à monter en sens contraire de l'écoulement du combustible sortant du réservoir 1.
Le régulateur de pression 16 est d'un type habituel et peut comporter un robinet dans la conduite à combustible, ce robinet étant muni d'une tige reliée à un diaphragme flexi- ble actionné par un ressort en vue de maintenir le robinet écarté de son siège et de laisser le passage ouvert à travers le régulateur, l'aotion du ressort pouvant être réglée au moyen d'un bouton 10a fixé sur une tige filetée, ce bouton 10a étant agencé de manière à se déplacer devant un dispositif d'indica- tion, de telle sorte qu'on puisse régler la valeur de la force du ressort de façon qu'elle ne résiste qu'à une pression déter- minée résultent de la compression du combustible entre les pressions de sens opposé agissant sur le diaphragme,
tandis que lorsque la pression dépasse la valeur déterminée précitée le robinet se ferme en s'appliquant sur son siège et en ooupant l'arrivée du combustible par la conduite 4 au brûleur, ce qui met ce dernier hors service*
En vue d'éviter la formation de pressions, dans le système, qui pourraient être dangereuses, on prend des mesures évitant la réalisation de conditions pareilles, et cela en insérant un élément 18 à seotion réduite dans la oonduite 4 à l'entrée du tube vaporiseur 5, de manière à limiter la quanti-
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té de combustible introduite dans ce tube à une valeur suffisan- te à l'obtention d'un degré déterminé et désiré de chaleur, la grandeur de l'orifice de l'élément 18 étant choisie en fonc- tion de celle de l'orifice de la tubulure 3,
de manière à obte- nir une gamme de variation de la flamme et des conditions de pression convenant aux différents usages,
L'élément 18 à section réduite et la tubulure 3 sont l'un et l'autre d'un type habituel et connu,
La conduite sous pression 9 suit, à partir du tube 8 de prélèvement de la pression qui est introduit dans la chambre d'expansion 2, un chemin ascendant jusqu'au sommet du réservoir 1, la partie inférieure de cette conduite pénétrant dans l'échan geur de chaleur 10, à la base de l'une des extrémités de co dernier, tandis que la partie supérieure de ladite conduite 9 sort par l'extrémité opposée de l'échangeur de chaleur 10 au sommet de cette extrémité.
Il est essentiel que la conduite 9 sous pression comporte une pente ascendante continue en direction du réservoir 1 et que l'échangeur de chaleur 10 soit d'une construction tel- le qu'il ne puisse pas se produire d'accumulation de liquide donné dans la conduite 9 et dans l'échangeur de chaleur 10, étant/que de telles accumulations provoqueraient la formation de bouchons de pression dans la conduite 9 et empêcheraient le passage en- tièrement libre du gaz vers le réservoir 1, ce qui aurait pour effet d'arrêter l'écoulement du combustible par la conduite 4 vers le brûleur.
Comme le gaz sous pression qui passe par la conduite 9 de la chambre d'expansion 2 vers le réservoir 1 est porté à une température élevée, et comme il n'est pas avantageux que ce soit un gaz à température élevée qui soit introduit dans ce ré- servoir 1, on prévoit des moyens d'abaissement de la température du gaz avant sa pénétration dans le réservoir 1, et pour assurer
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cet abaissement de la température on prévoit un élément 17 à section réduite à l'extrémité de sortie du tube 8 de prélèvement de la pression, tandis qu'en plus de ce dispositif on retire en outre de la chaleur du gaz dans l'échangeur de chaleur 10 qui sert de chambre de dilatation pour le gaz, dont on retire de la chaleur par conduction vers le combustible qui se trouve dans la conduite 4,
et cela par le fait que le gaz vient au contaot de cette dernière conduite à l'endroit où elle passe à travers l'éohangeur de chaleur 10.
Le refroidissement du gaz par la limitation de son débit à l'aide d'un élément 17 à section réduite permet une plus forte dilatation du gaz dans la conduite sous pression 9, l'échangeur de chaleur 10 et le réservoir 1.
L'absorption de la chaleur du gaz dans l'échangeur de chaleur 10 par le combustible contenu dans la conduite 4 non seulement abaisse la température du gaz, mais également élève la température du combustible, ce qui diminue la viscosi- té de ce dernier et le rend plus facilement apte à la vaporisa- tion dans le tube 5, ce qui a pour effet qu'on obtient le dou- ble effet consistant,d'une part,dans le maintien d'un gain plus uniforme et,d'autre part,dans l'accélération de la vitesse à laquelle on obtient les pressions de fonctionnement,
Le tube vaporiseur 5 et le tube 8 de prélèvement de la pression descendent à l'intérieur de la chambre d'ex- pansion 2, de telle sorte que leur extrémité intérieure et in- férieure ouverte se termine pour l'un et pour l'autre dans des zones de pression semblable ou à peu près,
et que lorsqu'on fait démarrer le brûleur le tube 5 déverse du combustible li- quide dans la chambre d'expansion 2 qui, dans cette circons- tanoe, fait fonction de vaporiseur pour le démarrage.
Toutefois, lorsqu'il se produit suffisamment de cha- leur, la vaporisation du combustible se fait dans le tube 5:
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et la chambre 2 reprend sa fonction propre qui est de permettre au gaz de se dilater sous l'action de la chaleur de la flamme dans la zone de combustion 14, et par ce moyen on obtient une expansion considérable du gaz avant qu'il soit refoulé dans la zone de combustion 14, ceci ayant pour résultat qu'il faut moins d'air pour entretenir la combustion, et qu'on obtient un meilleur rendement pour la combustions
Le tube 5 constitue non seulement un moyen de pré- lèvement de la pression dans la chambre d'expansion 2, pour le transfert de cette pression dans le réservoir 1 et son application à l'arrière du combustible dans ce réservoir,
mais il permet aussi un réglage automatique de l'arrivée du combus- tible au brûleur, comme cela va être indiqué ci-aprèse
Quand le robinet de réglage 7 du combustible est ouvert pour amorcer le brûleur, lors du démarrage de ce der- nier, l'air passe dans le réservoir pour remplacer la combus- tible sorti, et cela par l'intermédiaire de la tubulure 3, du tube 6, de la chambre 2, du tube 8 et de la conduite 9, de telle sorte qu'en faisant descendre le tube 8 convenablement dans la chambre d'expansion 2 et en le terminant à une distance déterminée du fond de cette chambre, on peut obtenir les deux importants effets suivants :
1 ) réglage automatique de la quantité de combustible introduite dans la chambre 2 pour le démarrage ou amorçage;, par la mise en place de l'extrémité ouverte inférieure du tube 8 en un point situé en dessous du niveau de combustible néces- saire à l'amorçage, de telle sorte que, lorsque le combustible atteint ce niveau, il ferme le passage de l'air vers le réser- voir 1 et y établisse un joint à vide qui évite au combus- tible de sortir du réservoir avant la suppression de ce joint.
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3 ) le joint à vide automatique de sécurité fonction- ne comme il vient d'être dit également dans les cas où le robi- net 7 de réglage du combustible a été ouvert accidentellement ou autrement sans que le brûleur ait été mis en service.
Le joint à vide dont il vient d'être question est supprimé lorsque le combustible qui se trouve dans la chambre 2 se vaporise et est transformé en un gaz, lors du chauffage de la chambre 2, l'établissement du joint et sa suppression étant automatiques.
L'extrémité inférieure du tube à gaz 6 porte la tu- bulure 3 qui est dirigée vers la chambre d'expansion 2, le tube 6 étant recourbé sous l'angle nécessaire et passant à travers le fond de la chambre 2 en continuant à monter à l'intérieur de cette dernière de telle sorte que son extrémité supérieure soit aussi près que possible du sommet de cette chambre, en établissant ainsi une distance oonsidérable entre l'extrémité ouverte du tube 6 et l'extrémité ouverte du tube 8 de prélèvement de la pression, de manière à réaliser une marge satisfaisante de sécurité dans les limites de laquelle peut s'établir le joint à vide précité.
L'air nécessaire à la combustion dans le brûleur est admis à travers les trous lla percés dans la porte 11, et à travers le bottier 12 jusque dans le sens de combustion 14, et on peut prévoir à l'aide d'un registre qui coopère avec les trous 11a de la porte 11 et actionné par la broche du robinet de réglage 7, des moyens de faire varier l'admission de l'air à travers les trous précités lla en fonction du degré d'ouver- ture du robinet 7.
il est avantageux d'insérer un filtre 19 dans la con- duite 4 à combustible, entre le réservoir 1 et le régulateur 16,
Pour faire fonctionner le brûleur, on place une pe- tite quantité d'aloool méthylique ou d'un autre combustible vo- latil dans la cuvette ou dépression 15 du boîtier 12, à l'aide
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de n'importe quel moyen approprié, et on l'allume, une porte étant prévue sur le côté du boîtier 12, dans l'appareil repré- senté dans la figure 2, pour permettre cette opération, à la suite de quoi on ouvre entièrement le robinet 7 de réglage du combustible, ce qui provoque également l'ouverture des trous 11a d'admission de l'air,
Le régulateur 16 se règle dans la position dans laquelle il ne permet que la production maximum de la chaleur nécessaire.
Le combustible s'écoule alors par la conduite 4 et le tube vaporiseur a dans la chambre d'expansion 2 jusqu'à ce qu'il atteigne le niveau recouvrant l'extrémité inférieure du tube 8 de prélèvement de la pression, à la suite de quoi le joint à vide est établi dans le réservoir 1, le combustible cessant, de s'écouler de ce réservoir.
Sous l'action de la chaleur provenant de la combus- tion du combustible de réchauffage qui se trouve dans la cu- vette ou dépression 15, le combustible de la chambre 2 se vapo- rise et se transforme en un gaz sous pression dont une partie passe dans la tubulure 3, par le tube 6, et s'allume en contri- buant à chauffer encore davantage la chambre 2.
En même temps, du gaz sous pression passe par la conduite 9 dans le réservoir 1 et rompt le joint à vide réalisé sur le combustible, au cours de l'amorçage du brûleur.
Dès que le joint à vide est rompu, une quantité plus grande de combustible arrive dans le tube vaporiseur 5 et la chambre d'expansion 2, aussi se produit-il davantage de gaz et la pression commence à s'élever, et comme il ne peut pas arriver que la pression augmente jusqu'à ce que le gaz soit pro- duit librement, il n'y a aucun risque, au cours du fonctionnement du brûleur, d'expulsion brusque de combustible brut,
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La combinaison des tubulures est telle qu'il arrive plus de combustible qu'il n'en faut pour produire le gaz néces- saire à l'alimentation de la flamme du brûleur, aussi se produit- il une augmentation constante de la pression dans tout le sys- tème,
jusqu'à ce qu'on ait atteint le point où le gaz consommé est égal à la quantité de combustible qui arrive.
Le réglage du combustible se fait de deux manières, à savoir
1 ) automatiquement, à l'aide du régulateur de pression 16, en fonction de son réglage.
2 ) manuellement, à l'aide du robinet de réglage 7.
Ceci réalise à tout instant le réglage complet et positif du brûleur.
Quoique le brûleur fonctionne d'une manière satis- faisante, lorsque la charge de combustible est faible,il est sensible aux variations du niveau du combustible, ce qui a pour effet que lorsque la charge est faible il faut régler pé- riodiquement le robinet 7 de manière à maintenir la pression de fonctionnement constante, mais l'utilisation du régulateur de pression 16 et l'élévation oonvanable du réservoir 1 assu- rent un fonctionnement continu plus stable et évitent la né- oessité d'un tel réglage. Ceci s'applique particulièrement lorsque le réservoir 1 est placé de façon que son axe longitu- dinal soit horizontal au lieu d'être vertical.
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