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"Perfectionnements à une civette pour les brûleurs du type à cuvette."
La présente invention est relative à un perfectionnement:, aux brûleurs du type à cuvette et vise des moyens perfectionnés pour l'admission d'air dans un brûleur à hydrocarbure liquide.
Un autre but consiste en moyens perfectionnés pour 1' admission de l'air secondaire au mélange d'hydrocarbure vaporisé et d'air primaire.dans un brûleur du type à cuvette à hydroxylation.
Un autre but de l'invention est la réalisation d'une combustion silencieuse.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de 1' invention ressortiront de la description.
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La présente invention -vise une cuvette pour brûleur du type à cuvette; cette cuvette comprend un élément présentant une paroi latérale circonférentielle et une paroi terminale fermée, l'extrémité opposée de la cuvette étant ouverte, et elle est caractérisée par le fait que la paroi latérale est percée de plusieurs orifices d'admission d'air primaire répartis le long de sa circonférence et d'orifices d'entrée d'air secondaire, situés près de l'extrémité ouverte de la cuvette; ces derniers orifices étant disposés en rangées, et leurs axes étant, de préférence, convergents.
L'invention est illustrée plus ou moins schématiquement par le dessin annexé sur lequel
La fig. 1 est une coupe verticale axiale d'un mode de réalisation.
La fig. 2 est une coupe partielle similaire à plus grande échelle.
La fig. 3 montre une variante de la disposition des orifices d'entrée d'air.
La fig. 4 est une coupe suivant 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une autre variante de la disposition des orifices d'entrée d'air, et
La fig. 6 est une coupe par 6-6 d.e la fig. 5.
Les éléments correspondants ont été désignés par les mêmes chiffres de références sur toutes les figures et dans toute la description.
La référence 1 désigne, d'une manière générale, une enveloppe extérieure pourvue de plusieurs pieds 2 entre lesquels sont ménagés des espaces d'entrée d'air 3. L'enveloppe est partiellement fermée par une cloison horizontale 4 percée d'une ouverture 5. Une bague 6, ayant une section en forme de cornière, reçoit le bord supérieur 8 de la cuvette 7 du brûleur. Une partie supérieure 9 de l'enveloppe 1 délimite un espace qui sert de
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chambre de combustion ou d'élément rayonnant. Tout moyen de tirage approprié non représenté peut être prévu pour l'évacuation des gaz chauds et des produits de la combustion.
L'une des extrémités de la cuvette est partiellement fermée par une bague 10 percée d'une ouverture centrale pour laisser passer la flamme. La cuvette est représentée avec un fond ou extrémité fermée 11, légèrement concave et une paroi latérale 12, de forme générale cylindrique, percée de plusieurs orifices 13 d'admission d'air primaire,, répartis suivant la circonférence de la paroi 12 et situés, à des distances variées du fond de la cuve. Au-dessus ou au delà de la rangée la plus basse d'orifices 13 est disposée une bague déflectrice 14 percée d'une ouverture centrale, soutenue au moyen de supports ou de goujons appropriés 15 du type quelconque.
Le combustible liquide est injecté dans la cuvette par un tuyau 16 dont le débit est réglé par un système de régulation quelconque indiqué en 17. On a représentera titre d'exemple, une soupape à flotteur de type connu munie d'un bouton de manoeuvre 18 permettant de régler le débit du combustible dans le tuyau 16. Il doit être entendu néanmoins) que tout moyen de commande approprié, manuel ou automatique, peut être prévu pour faire varier le débit du combustible liquide dans le tuyau 16 ou pour maintenir éventuellement un débit constant s'il en est besoin. L'axe de la cuvette a été représenté vertical mais il doit être entendu qu'il pourrait être orienté horizontalement ou obliquement.
On sait que dans les brûleurs à cuvette du type actuel, on vaporise un hydrocarbure liquide par la chaleur de la combustion s'effectuant dans la cuvette ou au-dessus de la cuvette.
L'hydrocarbure liquide est injecté à l'intérieur de la cuvette et est tout d'abord partiellement vaporisé par la chaleur dégagée par l'hydroxylation qui se produit dans celle-ci. A mesure que l'hydrocarbure liquide se vaporise dans la cuvette, il monte et
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s'entoure d'un rideau d'air secondaire. La chaleur rayonnée par cette.combustion fournit les calories supplémentaires nécessaires à la vaporisation de la totalité de l'hydrocarbure liquide. LI action de l'air dit primaire et celle de l'air dit secondaire admis à l'intérieur de la cuve sont différentes.
Dans le dispositif représenté, l'air pénétrant par les orifices d'air primaire 13 exerce une action différente de celle de l'air pénétrant par les orifices secondaires 24. En. effet, tout l'oxygène amené par l'air pénétrant à travers les orifices primaires 13 est entièrement consommé dans le processus d'hydroxylation. Par contre, 1' oxygène de l'air pénétrant par les orifices secondaires 24 n'est que partiellement utilisé, mais la totalité des hydrocarbures vaporisés et entourés par l'air secondaire est entièrement consommée.
Lorsqu'on envoie du combustible dans la cuvette pour produire un grand feu, la combustion a lieu à un niveau déterminé par la section d'admission de l'air secondaire à travers les orifices 24. La flamme passe par l'ouverture centrale de la bague 10 et pénètre dans la chambre de combustion 9.
Le dispositif objet de l'invention assure un moyen par- ticulièrement efficace pour fournir l'air secondaire et assurer une combustion silencieuse et efficace. On utilise par exemple, conformément à l'invention, une rangée d'orifices d'air secondaire 24' dirigés vers le haut, imprimant au jet d'air une trajectoire ascendante se dirigeant vers l'axe de la cuvette.
Outre la rangée d'orifices d'air secondaire; inclinés 24, on prévoit une deuxième rangée d'orifices secondaire. 24a.
Ceux-ci, comme le montre la fige 2, ont leurs axes perpendiculai- res à l'axe de la cuvette. Les orifices 24 et 24a sont disposés deux à deux pour donner des jets d'air qui se rencontrent. On peut aussi parfois incliner quelque peu les axes des trous de la rangée supérieure, afin de faire converger les jets en un point
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plus rapproché de la face intérieure de la paroi de la cuvette.
Cependant, la disposition des trous indiquée sur la fig. 2 s'est révélée très satisfaisante. Il doit être entendu que les moyens prévus pour obtenir des jets d'air secondaires qui se rencontrent peuvent varier sensiblement. Il est désirable de diriger l'air secondaire d'une manière générale vers le haut ainsi que vers l'intérieur dans le sens de l'extrémité ouverte de la cuvette.
Dans la variante représentée sur les fig. 3 et 4, la disposition des orifices est sensiblement la même que sur la fig. 4, sauf que le diamètre des orifices 51 de la rangée supérieure est sensiblement plus petit que celui des orifices 50 de la rangée inférieure, et que ces deux rangées sont un peu plus rapprochées l'une de l'autre que dans le cas de la fig. 2. Ici, les orifices 50 de la rangée inférieure sont inclinés sous un angle assez grand vers l'extrémité ouverte de la cuvette. Les jets d'air à travers les petits orifices 51 viennent frapper les jets d'air traversant les grands orifices 50.
Dans la variante des fig. 5 et 6, il y a deux rangées d'orifices: une rangée supérieure d'orifices plus petits 52 dont l'axe est perpendiculaire à celui de la cuvette,et une rangée inférieure d'orifices 53 quelque peu inclinés vers l'extrémité ouverte de la cuvette.. Les orifices de ces deux rangées sont décalés entre eux comme le montre la fig. 5. Il en résulte que les jets d'air s'interfèrent entre eux plutôt qu'ils ne se rencontrent les uns les autres. L'expérience montre que dans la plupart-des cas, il est préférable de prévoir des jets qui se frappent les uns les autres ; dans certains cas, on peut tout.,de même obtenir un bon résultat en provoquant une certaine interférence des jets.
Une telle interférence peut s'obtenir par des dispositions et des distributions diverses des orifices, les fig. 5 et 6 représentant, à titre d'exemple, une solution pratiquement réalisable.
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Il faut comprendre que les dispositifs représentés et décrits ne constituent que quelques exemples d'une réalisation pratique et efficace de l'invention, et que des modifications peuvent être faites dans la dimension, la forme, le nombre et la disposition des éléments sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. Le dessin et la description ne doivent donc être considérés que comme étant illustratifs et nullement limitatifs.
Le fonctionnement de la cuvette de brûleur objet de l'invention est le suivant:
Dans les brûleurs à hydrocarbures liquides du type à cuvette, il est très important de prévoir une admission adéquate d'air secondaire dans le mélange primaire, et cela de telle sorte que la combustion se fasse sensiblement sans bruit. Il importe que les quantités d'air secondaire et les points en lesquels celuici est admis soient tels que le mélange final brûle d'une manière stable jusqu'à la paroi même de la cuvette ou jusqu'à quelque autre plan ou surface fixe au voisinage du point d'admission de l'air secondaire. Dans le dispositif objet de l'invention, l'air secondaire est admis en jets qui se frappent ou se rencontrent entre eux à une faible distance de la paroi de la cuvette et qui assurent un débit largement suffisant d'air secondaire au point d'admission.
En pratique, tous les modes de réalisation représentés assurent une combustion silencieuse et efficace avec un ample approvisionnement d'air à la base des jets. Les rencontres entre les deux courants d'air inclinés maintiennent la vitesse d'écoulement des jets à une valeur réduite et empêchent toute tendance que pourrait présenter la flamme à s'écarter de la paroi interne de la cuvette.
On constate que la cuve décrite, dont la fabrication est simple et aisée et dont le montage dans'un brûleur est facile, assure en pratique une combustion silencieuse et à haut rendement.
L'air secondaire est débité en jets interférents vers le mélange
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intérieur d'air primaire et de combustible vaporisé s'écoulant vers l'embouchure de la cuvette. Les jets d'air livrés par la rangée inférieure ou intérieure d'orifices d'air secondaires 24 sont inclinés vers l'ouverture centrale de la bague 10. Un sup- plément d'air secondaire est débité directement vers l'axe de la cuvette par les orifices 24a. Les jets d'air fournis par les .orifices correspondants des deux rangées se rencontrent et don- nent, en conséquence, une flamme très silencieuse à la base de laquelle l'approvisionnement en air est amplement suffisant et dont la vitesse d'écoulement est relativement réduite. Ceci évite à la flamme de "danser" ou de vibrer ou osciller par rapport à la paroi de la cuvette.
Ces oscillations de la flamme sont en effet l'une des principales causes d'une combustion bruyante.
Ainsi,l'invention permet de contrôler ou de limiter la vitesse des jets d'air tout en assurant en même temps un approvisionne- ment suffisant en air secondaire à la base de la flamme au voi- sinage de la paroi de la cuvette.
Il est avantageux, mais non indispensable,,de prévoir le même nombre d'orifices dans les deux rangées 24 et 24a dispo- sés deux à deux. Bien entendu, la cuvette est également applicable aux brûleurs dans lesquels l'axe de la cuvette est vertical et à ceux où cet axe est horizontal ou incliné.
Lorsque les orifices supérieurs sont disposés en ali- gnement longitudinal avec les orifices inférieurs correspondants, comme sur les fig. 2 et 3, la trajectoire du jet supérieur croise celle du jet inférieur et les masses d'air des deux jets se ren- contrent. Lorsque l'orifice'supérieur n'est pas directement à 1' aplomb de l'orifice inférieur, il peut ne pas y avoir de rencontre directe entre les jets. Mais pour peu que les orifices soient suf- fisamment rapprochés entre eux, tant horizontalement-que vertica- . lement, l'interférence entre les jets est sensible sans qu'il y ait rencontre directe. Les zones d'interférence sont indiquées en
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pointillés sur les fig. 5 et 6.
En comparant les variantes des fig. 3 et 4, d'une part, et des fig. 5 et 6, d'autre part, on voit que, dans le premier cas, il existe lime rencontre directe entre les jets, alors que, dans le second cas, il existe une zone d'interférence entre les divers jets.
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"Improvements to a Civet for Bowl Type Burners."
The present invention relates to an improvement :, to burners of the bowl type and relates to improved means for the admission of air into a liquid hydrocarbon burner.
Another object is to provide improved means for the admission of secondary air to the mixture of vaporized hydrocarbon and primary air in a hydroxylation trough type burner.
Another object of the invention is to achieve silent combustion.
Other objects, characteristics and advantages of the invention will emerge from the description.
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The present invention relates to a bowl for a bowl-type burner; this bowl comprises an element having a circumferential side wall and a closed end wall, the opposite end of the bowl being open, and it is characterized in that the side wall is pierced with several primary air intake openings distributed along its circumference and secondary air inlet holes, located near the open end of the bowl; these latter orifices being arranged in rows, and their axes preferably being convergent.
The invention is illustrated more or less schematically by the appended drawing in which
Fig. 1 is an axial vertical section of one embodiment.
Fig. 2 is a similar partial section on a larger scale.
Fig. 3 shows a variant of the arrangement of the air inlet openings.
Fig. 4 is a section on 4-4 of FIG. 3.
Fig. 5 is another variant of the arrangement of the air inlet openings, and
Fig. 6 is a section through 6-6 d.e in FIG. 5.
The corresponding elements have been designated by the same reference numerals in all the figures and throughout the description.
Reference 1 designates, in general, an outer casing provided with several feet 2 between which air intake spaces 3 are formed. The casing is partially closed by a horizontal partition 4 pierced with an opening 5. A ring 6, having an angle-shaped section, receives the upper edge 8 of the bowl 7 of the burner. An upper part 9 of the envelope 1 defines a space which serves as
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combustion chamber or radiating element. Any suitable drawing means, not shown, can be provided for the discharge of the hot gases and the products of combustion.
One of the ends of the bowl is partially closed by a ring 10 pierced with a central opening to allow the flame to pass. The bowl is shown with a bottom or closed end 11, slightly concave and a side wall 12, of generally cylindrical shape, pierced with several orifices 13 for primary air intake ,, distributed around the circumference of the wall 12 and located, at various distances from the bottom of the tank. Above or beyond the lowest row of orifices 13 is arranged a deflector ring 14 with a central opening, supported by suitable brackets or studs 15 of any type.
The liquid fuel is injected into the bowl through a pipe 16, the flow rate of which is regulated by any regulation system indicated at 17. By way of example, a float valve of known type provided with an operating button 18 will be shown. allowing the flow of fuel in pipe 16 to be adjusted. It must nevertheless be understood that any suitable control means, manual or automatic, can be provided to vary the flow of liquid fuel in pipe 16 or to possibly maintain a flow rate constant if needed. The axis of the bowl has been shown vertical but it should be understood that it could be oriented horizontally or obliquely.
It is known that in current type bowl burners, a liquid hydrocarbon is vaporized by the heat of the combustion taking place in the bowl or above the bowl.
The liquid hydrocarbon is injected inside the bowl and is first partially vaporized by the heat given off by the hydroxylation which takes place in it. As liquid hydrocarbon vaporizes in the bowl, it rises and
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surrounds itself with a secondary air curtain. The heat radiated by this combustion provides the additional calories necessary to vaporize all of the liquid hydrocarbon. The action of the so-called primary air and that of the so-called secondary air admitted inside the tank are different.
In the device shown, the air entering through the primary air orifices 13 exerts an action different from that of the air entering through the secondary orifices 24. In. In effect, all the oxygen brought in by the air entering through the primary orifices 13 is entirely consumed in the hydroxylation process. On the other hand, the oxygen in the air entering through the secondary orifices 24 is only partially used, but all of the hydrocarbons vaporized and surrounded by the secondary air is entirely consumed.
When fuel is sent into the bowl to produce a large fire, combustion takes place at a level determined by the secondary air intake section through orifices 24. The flame passes through the central opening of the combustion chamber. ring 10 and enters the combustion chamber 9.
The device which is the subject of the invention provides a particularly effective means for supplying the secondary air and ensuring silent and efficient combustion. For example, according to the invention, a row of secondary air orifices 24 'directed upwards is used, imparting an upward trajectory to the air jet towards the axis of the cuvette.
In addition to the row of secondary air ports; inclined 24, a second row of secondary orifices is provided. 24a.
These, as shown in fig 2, have their axes perpendicular to the axis of the bowl. The orifices 24 and 24a are arranged two by two to give jets of air which meet. It is also sometimes possible to slightly incline the axes of the holes in the upper row, in order to make the jets converge at a point
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closer to the inner face of the wall of the bowl.
However, the arrangement of the holes shown in fig. 2 has been found to be very satisfactory. It should be understood that the means provided for obtaining secondary air jets which meet can vary considerably. It is desirable to direct the secondary air generally upwards as well as inwards in the direction of the open end of the cuvette.
In the variant shown in FIGS. 3 and 4, the arrangement of the orifices is substantially the same as in FIG. 4, except that the diameter of the holes 51 of the upper row is appreciably smaller than that of the holes 50 of the lower row, and that these two rows are a little closer to each other than in the case of the fig. 2. Here, the holes 50 in the lower row are angled at a fairly large angle towards the open end of the bowl. The air jets through the small orifices 51 strike the air jets passing through the large orifices 50.
In the variant of FIGS. 5 and 6, there are two rows of holes: an upper row of smaller holes 52 whose axis is perpendicular to that of the bowl, and a lower row of holes 53 slanted somewhat towards the open end of the bowl .. The orifices of these two rows are offset from one another as shown in fig. 5. As a result, the air jets interfere with each other rather than meet each other. Experience shows that in most cases it is preferable to provide jets which hit each other; in some cases, you can do everything, and even get a good result by causing some interference of the jets.
Such interference can be obtained by various arrangements and distributions of the orifices, FIGS. 5 and 6 representing, by way of example, a practically feasible solution.
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It should be understood that the devices shown and described constitute only a few examples of a practical and efficient embodiment of the invention, and that modifications can be made in the size, shape, number and arrangement of the elements without the need for 'this departs from the spirit of the invention. The drawing and the description should therefore be regarded only as being illustrative and in no way limiting.
The operation of the burner bowl object of the invention is as follows:
In the bowl type liquid hydrocarbon burners, it is very important to provide an adequate intake of secondary air into the primary mixture, and this so that the combustion takes place substantially silently. It is important that the quantities of secondary air and the points at which it is admitted are such that the final mixture burns in a stable manner up to the wall of the bowl itself or to some other plane or fixed surface in the vicinity. from the secondary air intake point. In the device that is the subject of the invention, the secondary air is admitted in jets which strike or meet with each other at a small distance from the wall of the bowl and which provide a largely sufficient flow of secondary air at the point of admission.
In practice, all of the embodiments shown provide quiet and efficient combustion with an ample supply of air to the base of the jets. The encounters between the two inclined air streams keep the flow velocity of the jets low and prevent any tendency of the flame to move away from the inner wall of the bowl.
It can be seen that the vessel described, the manufacture of which is simple and easy and the mounting of which in a burner is easy, in practice ensures silent combustion and high efficiency.
The secondary air is delivered in interfering jets towards the mixture
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interior primary air and vaporized fuel flowing towards the mouth of the bowl. The air jets delivered by the lower or interior row of secondary air orifices 24 are inclined towards the central opening of the ring 10. An additional secondary air is delivered directly towards the axis of the bowl. through the orifices 24a. The air jets supplied by the corresponding orifices of the two rows meet and consequently give a very silent flame at the base of which the supply of air is amply sufficient and of which the flow velocity is relatively. scaled down. This prevents the flame from "dancing" or vibrating or oscillating relative to the wall of the bowl.
These oscillations of the flame are indeed one of the main causes of a noisy combustion.
Thus, the invention makes it possible to control or limit the speed of the air jets while at the same time ensuring a sufficient supply of secondary air at the base of the flame in the vicinity of the wall of the bowl.
It is advantageous, but not essential, to provide the same number of orifices in the two rows 24 and 24a arranged in pairs. Of course, the bowl is also applicable to burners in which the axis of the bowl is vertical and to those where this axis is horizontal or inclined.
When the upper openings are arranged in longitudinal alignment with the corresponding lower openings, as in figs. 2 and 3, the trajectory of the upper jet crosses that of the lower jet and the air masses of the two jets meet. When the upper orifice is not directly plumb with the lower orifice, there may not be a direct meeting between the jets. But as long as the orifices are sufficiently close together, both horizontally and vertically. Lally, the interference between the jets is noticeable without any direct encounter. Areas of interference are indicated by
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dotted lines in fig. 5 and 6.
By comparing the variants of fig. 3 and 4, on the one hand, and FIGS. 5 and 6, on the other hand, it can be seen that, in the first case, there is a direct encounter between the jets, while, in the second case, there is an interference zone between the various jets.