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METHODE ET BRULEUR POUR LA COMBUSTION DES COMBUSTIBLES LIQUIDESo
La présente inventian a trait à la combustion de combustibles liquides dans des poêles et des foyers, et plus particulièrement à la com- bustion réalisée à l'aide d'un brûleur sans mèche de combustibles liquides, tels que le kérosène, l'huile vaporisée, le gasoil, le pétrole combustible, le pétrole brut, le goudron ou le bitume liquide et les combustibles ana- logues de poids spécifique inférieur à celui de l'eau, appelés ci-dessous pour plus de brièveté "huile"o
Le premier objet de la présente invention réside dans la combus- tion d'une pellicule d'huile avec une sécurité absolue et sans retour de flamme,
en interposant une couche d'eau entre l'huile en combustion et le conduit ou le bec d'alimentation en huileo L'invention a aussi pour but de maintenir une.quantité limitée d'huile dans le brûleur, qui est telle que l'entièreté de la pellicule d'huile soit en combustion, et également de ré- gler l'épaisseur de la pellicule d'huile selon la température ou le dégage- ment de chaleur désiréso
D'autres objets de l'invention consistent à assurer la com- bustion complète, en prévoyant un apport d'air approprié à la pellicule d'huile en combustion et à éviter le sur chauffage de la couche d'eau sur laquelle flotte l'huile, en créant un écoulement de l'eau au-dessous de la pellicule d'huile.
L'invention a, en outre, pour but de présenter un brûleur de construction simple, n'ayant pas d'organes mobiles ou à fonctionnement mé- canique et ne demandant pas d'énergie motrice pour alimenter la combustion en huile ou en air.
Selon la présente invention, la méthode de combustion des com- bustibles liquides comprend les phases suivantes : l'apport d'huile vers.le haut, à travers une couche d'eau ou d'un autre liquide incombustible, de manière à former une pellicule combustible à la surface de la couche incom- bustible et la distribution de l'air sur la surface de la pellicule d'huile,
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afin d'entretenir la combustion de celle-ci.
De préférence, pendant la combustion de la pellicule d'huile, l'eau de la couche sous-jacente à la pellicule d'huile est maintenue à un niveau constant et à une température maximum, légèrement inférieure ou égale à son point d'ébullition, par l'addition d'eau fraîche et par le déversement de l'eau qui a servie Ceci est réalisé en introdùisant, d'une manière continue ou intermittente, de l'eau froide dans le brûleur, avec un débit suffisant pour compenser toutes les pertes d'eau dues à l'évapo- ration et en permettant à l'eau déjà chauffée de se déverser dans le trop- pleina Cela permet aussi de maintenir constant le niveau du liquide dans le brûleur, non seulement par rapport à l'enveloppe du brûleur mais aussi aux endroits où l'air est amené pour la combustion.
D'un autre côté, l'air comburant est distribué fractionnelle- ment sur la totalité de la surface de la pellicule d'huile grâce au fait que son apport se fait en courants séparés, s'écoulant vers le haut, à travers la couche d'eau et la pellicule d'huile, mais isolés de celles-ci.
Le brûleur à combustibles liquides selon la présente invention comprend un plateau ou un autre récipient, un dispositif destiné à y main- tenir une pellicule d'huile d'épaisseur prédéterminée sur une couche d'eau sous-jacente et un dispositif destiné à apporter l'air comburant sensible- ment à la totalité de la surface de ladite pellicule d'huileo
Le brûleur est avantageusement pourvu de conduites d'amenée d'huile et d'eau, dans la partie inférieure du récipient, et un certain nombre de tubes d'alimentation en air s'étendent vers le haut à travers l'eau et à travers la pellicule d'huile qui surnage, lesdits tubes étant ouverts au-dessous du récipient, s'ouvrant au-dessus de la pellicule d'hui- le et étant agencés de manière à distribuer l'air sur la totalité de.la surface d'huile.
La circulation de l'eau dans la couche est réalisée en prévoyant une ou plusieurs chicanes ou cloisons, qui séparent le plateau ou analogue du brûleur, en une chambre du brûleur et une chambre de déversement conti- guë, qui communiquent entre elles au-dessous de la surface de séparation de l'huile et de l'eau, par-dessus le bord supérieur d'un déversoir, si bien que l'eau introduite d'une manière continue ou intermittente dans la couche d'eau de la chambre du brûleur se déverse au-dessous de la surface de sé- paration de l'huile et de l'eau, dans la chambre de déversement, d'où elle peut être évacuée par un tuyau de trop-plein.
Les tubes d'entrée d'air peuvent être disposés verticalement et ils saillissent au-dessus de la pellicule d'huile en combustion, de manière que leurs extrémités supérieures soient chauffées par la flamme et réchauf- fent partiellement l'air comburant.
L'apport d'huile au brûleur peut être effectué par l'intermédiai- re d'un ou de plusieurs conduits et ces conduits d'huile peuvent être dispo- sés dans le fond du plateau du -brûleur et s'ouvrir vers l'intérieur du pla- teau, par un ou plusieurs orifices pratiqués dans les conduits d'huileo
Afin que l'invention soit aisément comprise, il est fait réfé- rence ci-dessous à des dessins explicatifs, illustrant des constructions convenables de brûleurs de combustibles liquides selon l'invention.
Dans ces dessins, la fige 1 est une élévation en section suivant la ligne 1-1 de la fig. 2, laquelle est une vue en plan du brûleur, la fige 3 est un détail selon une section faite sensiblement suivant la ligne III-III de la figo 2, la figo 4 est un plan d'une variante montrant le dispositif de contrôle des alimentations en huile et en eau, et la fig. 55 est une section d'une forme convenable de dispositif de sécurité destiné aux alimentations en huile et en eau du brûleur,
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Les fig. à 3 des dessins illustrent plateau récipient Les fig. 1 à des dessins illustrent un plateau ou récipient ouvert.
4, supporté par une base creuse formée par des parois latérales paral- lèles 5 et par une paroi terminale 6, laissant la base ouverte à l'autre extrémité pour l'admission de l'air. Un certain nombre de tubes à air verti- caux 8, uniformément distribués et à extrémités ouvertes, sont fixés à la paroi de fond 7 du récipient 4, et la hauteur de la base creuse est telle que son ouverture frontale, par laquelle entre l'air, corresponde à la som- me des sections de passage des tubes à air, laquelle,dépend à son tour des dimensions et de l'effet calorifique du brûleur. A une extrémité du réci- pient 4 se trouve le raccordement d'admission d'eau 9, qui communique avec le passage longitudinal 10, foré ou noyauté dans la paroi de fond 7.
De même, un raccordement d'admission d'huile 11 communique avec un passage d'huile 12, foré ou noyauté dans la paroi de fond 7.
Des orifices 13 sont forés ou noyautés verticalement vers le bas, dans la paroi de fond 7, jusqu'au passage d'eau 10, en une position éloignée du raccordement 9. Des orifices analogues 12a sont forés dans la paroi de fond, jusqu'au passage d'huile 12. On notera qu'un certain nombre de passa- ges d'huile analogues au passage 12 peuvent être employés, selon les dimen- sions du brûleur.
Une cloison 14 est prévue à une extrémité du récipient 4, éloi- gnée du côté où se trouve le raccordement d'eau 9, ladite cloison 14 ayant une hauteur telle qu'elle constitue un déversoir par-dessus lequel se déver- se l'eau amenée au récipient, lorsqu'elle atteint le niveau du bord supé- rieur de la cloison. A l'écart de la cloison 14 et s'étendant vers le bas dans un puits 15 se trouve une chicane 16, qui sépare le récipient d'une cham- bre de déversement 17, pourvue, dans sa partie inférieure, d'un entonnoir d'évacuation 18, qui communique avec un raccordement d'évacuation 19. On notera que le déversoir 14 sert à empêcher l'eau froide de s'écouler direc- tement par la chambre de déversement 17, tandis que la chicane 16 sert à empêcher la pellicule d'huile d'atteindre ladite chambre de déversement et d'être évacuée.
Le fonctionnement du brûleur perfectionné a lieu comme suit : l'eau est amenée dans le récipient 4, par l'intermédiaire du raccordement d'admission d'eau 9, du passage longitudinal 10 et des orifices 13, jusqu'à ce.que l'eau s'écoule par-dessus le déversoir 14 et hors de la chambre de déversement 17, par l'entonnoir 18.
L'huile, laquelle est, de préférence, amenée par gravité depuis un réservoir, qui peut être muni d'un régulateur à niveau constant pour assurer l'alimentation en huile sous une pression hydrostatique constante; est introduite dans le récipient 4 par le raccor- dement d'admission d'huile 11, le passage d'huile longitudinal 12 et les orifices 12a et flotte, grâce à son poids spécifique inférieur, sur la surface de la couche d'eau que contient le récipient 4, où elle peut être allumée et où elle brûle comme une pellicule d'huileo L'air comburant qui pénètre sous le fond 7 du récipient 4 passe par effet de thermo-siphon, par les tubes à air 6, qui s'ouvrent légèrement au-dessus du niveau de la pel- licule d'huile.
On notera que l'effet de thermo-siphon a lieu grâce au fait que la partie supérieure de chaque tube à air 8 étant en contact avec les flammes est chauffée et communique la chaleur à l'air contenu dans le tubeo
Il s'ensuit également que le débit d'air à travers chaque tube est une fonction de la température qui y règne et donc de la vitesse de la combustion; de cette façon, le rapport air/combustible est automatiquement maintenu à une valeur sensiblement constante, entre des limites reculées de vitesses de combustion.
A mesure que la combustion se poursuit, la température de l'eau sous-jacente à l'huile en combustion augmente et, en introduisant, d'une manière continue ou intermittente, de l'eau froide dans la couche d'eau, la température est maintenue au point d'ébullition ou légèrement au-dessous de ce point et les pertes par évaporation sont compensées. Il est préférable d'introduire un léger excès d'eau afin d'assurer que cet effet soit réalisé, puisque tout trop-plein peut s'écouler au dehors. En outre, la température de l'huile, qui passe vers le haut à travers la couche d'eau chaude jusqu'à
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atteindre sa surface, augmente et sa viscosité diminue, contribuant ainsi à la formation d'une pellicule continue et à sa combustion.
Dans la construction selon la fig. 4, laquelle illustre un brû- leur de capacité plus grande que celle du brûleur des fige 1à 3, l'eau amenée au récipient 20, lequel comporte vingt-huit tubes à air 8 dans cha- cune d'un certain nombre de rangées uniformément distribuées sur la surface du récipient, l'est d'une source d'alimentation et passe par une vanne ré- gulatrice 21, un robinet 22, un dispositif de sécurité 23 et une conduite 24, raccordée à un orifice d'admission du brûleur qui correspond à l'orifice d'admission 9 de la construction selon la fige 1.
L'huile amenée d'une source d'alimentation en huile, non repré- sentée, passe par une vanne réglable à la main 25, destinée à contrôler le débit d'huile selon les changements de température ou de pression, et ensui- te par un dispositif de sécurité 23 et une conduite 26 qui raccorde le dis- positif 23 à un certain nombre de conduites de distribution 28, au lieu du raccordement d'admission unique 11 de la figo 1. Le dispositif de sécurité 23 est également en communication avec le brûleur par l'intermédiaire d'une conduite 27, raccordée au brûleur en 29. '
Le tuyau de trop-plein d'eau mène à l'égout par l'intermédiaire d'une chambre de vidange ou à débit visible 30.
Le dispositif de sécurité 23 est illustré à la fig. 5 et comprend une enveloppe contenant un flotteur 31, au toit 31a duquel sont suspendues une paire de tiges de soupape 32 et 33. La soupape de la tige 32 est formée d'une paire de cônes opposées 34 et 35 ; lecône supérieur 34 comporte une rainure périphérique 36, qui s'étend d'une extrémité à l'autre du cône et constitue un passage de section étroite pour un débit d'huile au ralenti.
Les tiges et leurs soupapes peuvent être verticalement déplacées, par rap- port aux chambres 37 et 38 respectivement, selon le déplacement du flotteur, et les extrémités inférieures desdites chambres ont une forme complémentaire de celle des têtes des soupapes. Un passage d'admission d'huile menant d'une source d'alimentation en huile, telle qu'un réservoir, est montré en 39, tandis qu'un passage d'admission d'eau est montré en 40, au-dessous de la tête conique 41 de l'extrémité inférieure de la tige 33.
On notera que le fait que la tige 32 est pourvue de deux sou- papes, 34 et 35, tandis que la tige 33 est pourvue d'une seule soupape 41, tend à déséquilibrer dans son ensemble la suspension du toit 31a du flot- teuro Cette difficulté est toutefois écartée en découpant la tête 42 de la tige de soupape en 43 dans une mesure telle que la perte de poids soit égale au supplément de poids dû à la soupape additionnelle de la base de la tige, grâce à quoi le poids total de la tige 32 et des éléments y associés est égal à celui de la tige 33 et de ses éléments.
Le dispositif de sécurité est monté sur un support 44, dont la hauteur varie d'après la capacité du brûleur, c'est-à-dire que la hauteur du support 44 augmente avec la hauteur de la base creuse située sous le brû- leur qui augmente avec la capacité du brûleur afin de pourvoir aux niveaux de liquide plus élevés dans ce dernier.
Lorsqu'une obstruction ou une cessation de l'amenée d'eau au brûleur survient en fonctionnement, le niveau d'alimentation est abaissé; il s'ensuit, grâce à l'existence de la conduite 27 prévue entre la chambre du flotteur du dispositif de sécurité et le brûleur, en 29, une descente du flotteur 31 et des tiges de soupapes 32,33 du dispositif de sécurité, d'où suit la coupure de l'alimentation en combustible du brûleur, sauf l'alimentation passant par la rainure pilote ou de ralenti 36, laquelle per- met des débits de l'ordre de 4% seulement du débit d'alimentation maximum en combustible.
Dans le cas de l'obturation du trop-plein d'évacuation du brûleur, le niveau du dispositif de sécurité va augmenter, entraînant la montée du flotteur 31 et, avec lui, des tiges de soupape 32 et 33, grâce à quoi, les alimentations en eau et en huile sont toutes deux coupées.
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L'apport d'air au brûleur peut être réglé d'une manière conve- nable en prévoyant une valve-tiroir à mouvement alternatif ou rotatif dis- tinée à contrôler les extrémités d'admission des tubes d'alimentation en air 8.
Le brûleur selon la présente invention assure le fait que ne soit présente dans la chambre du brûleur que la quantité d'huile qui, au con- tact de l'air, est en combustion, l'huile étant introduite avec un débit constant sous la surface de l'eau et remontant à la surface de la couche d'eau grâce au fait que son poids spécifique est inférieur à celui de l'eau.
L'eau peut être remplacée par tout autre liquide convenable, de nature incombustible, ayant un poids spécifique plus grand que celui de l'huile qui doit être brûlée.
La partie des tubes à air 8 qui saillit au-dessus de la pelli- cule d'huile et est entourée par les flammes fait augmenter la température de l'air qui pénètre dans la chambre de combustion et crée un tirage dans les tubes à air, tirage du à l'effet de thermo-siphono La hauteur de saillie des tubes à air au-dessus de la pellicule d'huile peut ainsi être employée pour déterminer le volume et la température de l'air apporté à la combustion, afin d'assurer la combustion complète. Le nombre, les dimensions et la dis- tribution des tubes à air doivent être tels que soit assuré l'apport d'air requis par une combustion complète de l'huile.
L'épaisseur maximum de la pellicule d'huile ne doit pas dépasser celle pour laquelle l'effet refroidissant de la couche d'eau suffit à pré- venir la distillation prématurée des fractions les plus légères de l'huile en combustion.
Pour allumer le brûleur, on peut l'amorcer à l'alcool à brûler ou analogue, de manière à établir une pellicule d'alcool en combustion avant l'admission de l'huile destinée à la combustion, laquelle huile s'allume au contact de l'alcool en combustion. Dans une variante, une torche peut être introduite dans le brûleur pour allumer la pellicule d'huile.
L'alimentation en huile peut être réglée par une vanne actionnée à la main, par un dispositif thermostatique fonctionnant mécaniquement ou bien au moyen d'un commutateur électrique thermique, afin d'ajuster à la demande la chaleur du brûleur.
Il est bien entendu que la chambre ou récipient 4 du brûleur peut avoir toute forme convenable, pourvu que l'admission d'air vers sa ba- se soit assurée, et que les passages d'huile et d'eau peuvent avoir la forme de tuyaux d'huile et d'eau, au lieu d'être forés dans la paroi du fond du récipient. Les orifices d'amenée d'eau 13 sont, de préférence, disposés loin de la chambre de déversement, comme le montre la fig. 2 des dessins, si bien que l'eau circule sur toute la superficie de la couche d'eau.
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R E V E N D I c à T 1 0 II S .
1. Dans la combustion d'un combustible liquide aux fins de chauffage, méthode consistant à amener l'huile vers le haut, à travers une couche d'eau ou d'autre liquide incombustible, pour former une pellicule combustible à la surface de la couche d'eau, et à distribuer l'air sur toute la surface de la pellicule d'huile pour en entretenir la ..combustion.