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PERFECTIONNEMENTS AUX BRULEURS-
L'invention concerne des perfectionnements aux brûleurs des- tinés à brûler des combustibles gazeux ou liquides, dans des fours ou fo- yers à tirage renversé, et en particulier des brûleurs destinés à être ap- pliqués à des fours ou foyers à tirage renversé dans lesquels les gaz per- dus, après avoir circulé entre les parois du four et la charge à chauffer, sont extraits par des lumières et ouvertures à un niveau situé en-dessous du conduit d'entrée au brûleur, le dit brûleur,
étant établi pour effec- tuer une décharge verticalement ascendante des gaz dans une direction oppo- sée à l'écoulement des gaz dans le fouro
L'objet de la présente invention est de procurer un brûleur sim- ple déchargeant les produits de combustion sous forme de couches relative- ment minces dans une direction opposée aux effets déduction ou de tirage renversé du four, et de produire dans chaque couche de produits de combus- tion une contraction marquée à une hauteur déterminable au-dessus de la sortie du brûleur, en concordance avec la pression contrôlée du mélange de combustible et d'air, et qui grâce à ces moyens procure, un entraînement - recirculation positif de l'atmosphère dans laquelle les gaz sont déchargés afin de maintenir une distribution de chaleur plus uniforme dans toute la hauteur de la charge.
L'invention consiste en un brûleur destiné à brûler des combus- tibles gazeux ou liquides dans des foyers à tirage renversé, comprenant une chambre de combustion et d'expansion de forme bulbeuse qui présente sensi- blement la conformation d'un point d'interrogation renversé, et qui est pour- vue, au voisinage de son extrémité inférieure d'une lumière ou ouverture d'entrée placée dans une position pratiquement horizontale et, à son extré- mité supérieure,
d'une multiplicité de tuyères dirigées verticalement les dites tuyères ayant une étendue de section droite constamment décroissante depuis les points de jonction avec la chambre de combustion et d'expansion bulbeuse jusqu'à la sortie des tuyèreso
Un mode de réalisation* de la présente invention sera décrit ci-
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après en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
Fig. 1 est une élévation de côté, en coupe, du brûleur;
Figo 2 est une élévation en bout, partie en coupe, du brûleur représenté dans la figo 1, tel qu'on peut l'observer de la gauche de cette figure; et,
Figo 3 est un plan de la figure 2.
Le brûleur comprend une chambre de combustion et d'expansion bulbeuse 4 qui, en élévation de côté, affecte sensiblement la forme d'un point d'interrogation renversé, c'est-à-dire que la face interne 4a de la paroi est concave et que la face interne opposée 4b présente une portion convexe faisant saillie vers l'intérieur, immédiatement au-dessus d'une lu- mière d'entrée 5, ce qui fait que la partie supérieure de la chambre 4 est partiellement disposée au-dessus de la lumière d'entrée 5. La lumière d'en- trée 5 a son axe pratiquement horizontal, et elle est propre à recevoir un conduit d'entrée 6, dans lequel est concentriquement monté un conduit inter- ne 7 par lequel du combustible est amené tandis que de l'air est refoulé à travers l'espace annulaire entre les conduits 6 et 7.
La pression du combus- tible et de l'air combinés pénétrant par la lumière 5 est contrôlée suivant la hauteur de la charge à chauffer et la température optimumo
A l'extrémité supérieure de la chambre d'expansion et de combus- tion bulbeuse 4, est fixé à un chapeau à tuyères 8, dans lequel sont prévues trois tuyères à parois convergentes vers le haut 9, chacune d'elles présen- tant une étendue de section droite constamment décroissante, les étendues ou surfaces combinées des orifices de ces tuyères étant moindres que 4 fois l'étendue ou surface du tube d'entrée 60
La largeur maximum de la chambre d'expansion et de combustion 4 n'est pas inférieure à cinq fois le diamètre du conduit d'entrée de combus- tible et d'air 6, et, en élévation en bout,
les parois-de cette chambre con- vergent légèrement vers le chapeau à tuyères 8. La hauteur de la chambre 4 à partir de la base de la tuyère supérieure jusqu'à la portion la plus élevée du conduit d'entrée de combustible et d'air 6, n'est pas inférieure à trois fois le diamètre du conduit d'entrée, et, en outre, le chambre 4 se prolonge légèrement en-dessous du conduit d'entrée 60
La chambre d'expansion et de combustion 4 est par suite propor- tionnelle et conformée de manière à permettre la libre expansion du mélange d'air, de gaz ou de combustible pulvérisé entrant par le conduit 6, dans toutes les directions à partir du point d'impact contre la surface concave interne 4a de la chambre 4.
L'effet d'une telle disposition du conduit d'entrée de combusti- ble et d'air 6 par rapport à la conformation courbe de la surface 4a de la paroi, est de déterminer un mouvement tourbillonnaire horizontal ascendant des gaz sous pression pendant le processus de la combustion, en permettant de compléter la combustion autant qu'on peut le désirer dans le but de trans- former la chaleur chimique des combustibles en chaleur sensible avant de dé- charger les produits de combustion dans le four.
La particularité qui consiste à provoquer une action de tourbil- lonnement horizontal ascensionnel, en plus d'assurer un mélange intime, ré- duit la pression statique nécessaire pour un changement à angle droit dans la' direction d'écoulement.,
Le fait que les surfaces 4a et 4b des parois de la chambre 4 sont ainsi ramenées en arrière au-dessus de la lumière 5 et ensuite dirigées verti- calement vers le haut en forme de point d'interrogation renversé, réduit l'é- tablissement d'une pression dynamique dans la région de la surface 4a comme
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cela se produirait normalement avec un changement de direction à angle droit.
de l'air et de l'agent gazeux en raison de son impact contre la paroi, en as- surant ainsi une décharge volumétrique égale par les orifices des tuyères 90
On observera que la décharge des tuyères 9, s'effectue sous for- me de couches relativement minces de gaz de combustiono En outre, une con- traction marquée de la veine est produite dans chaque couche de produits de combustion, et que la hauteur de cette contraction au-dessus des sorties du. brûleur est variable et déterminable en concordance avec la pression contrô- lée du mélange de combustible et d'air, et que, par ces moyens,on produit un entraînement - recirculation positifde l'atmosphère du four.
A l'effet de provoquer la contraction de veine requise, et de réduire les pertes de transformation de pression, ainsi que d'assurer que toute la-pression statique-dans le chambre 4 soit transformable en pression dynamique ou vitesse d'écoulement aux orifices des tuyères, les tuyères sont établies pour donner un accroissement constant de vitesse aux produits dans leur passage à travers ces tuyèreso
En pratique on a constaté nécessaire, à l'effet d'obtenir une va- leur élevée d'entraînement et de hauteur de charge essentielles pour certai- nes classes de charges, de maintenir les vitesses de projection verticale à partir des orifices des tuyères à des valeurs allant jusqu'à environ 200 mè- tres par seconde.
Ceci s'obtient par l'expansion résultant de l'élévation de température des produits de combustion, en utilisant ainsi l'énergie, la compression, et l'expansion de- l'air de combustion et du combustible pour maintenir et contrôler les vitesses de projection élevées essentielles pour le chauffage rapide et uniforme des fours ou foyers à tirage renversé de hau- teur considérable et fortement chargéso REVENDICATIONS.
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BURNER IMPROVEMENTS
The invention relates to improvements to burners intended to burn gaseous or liquid fuels, in reverse draft ovens or fireplaces, and in particular to burners intended to be applied to reverse draft furnaces or fireplaces in. which the lost gases, after having circulated between the walls of the furnace and the load to be heated, are extracted through slots and openings at a level located below the inlet duct to the burner, the said burner,
being established to effect a vertically upward discharge of gases in a direction opposite to the flow of gases in the furnace
The object of the present invention is to provide a single burner discharging the combustion products in the form of relatively thin layers in a direction opposite to the effects of drawdown or reverse draft of the furnace, and to produce in each layer of products of combustion a marked contraction at a determinable height above the outlet of the burner, in accordance with the controlled pressure of the mixture of fuel and air, and which, thanks to these means, provides a drive - positive recirculation of the 'atmosphere in which the gases are discharged in order to maintain a more uniform heat distribution throughout the height of the load.
The invention consists of a burner for burning gaseous or liquid fuels in reverse draft fireplaces, comprising a bulbous-shaped combustion and expansion chamber which substantially has the shape of a question mark. upside down, and which is provided in the vicinity of its lower end with a lumen or inlet opening placed in a practically horizontal position and, at its upper end,
a multiplicity of vertically directed nozzles, said nozzles having a constantly decreasing cross-sectional area from the points of junction with the combustion chamber and bulbous expansion to the outlet of the nozzles
An embodiment * of the present invention will be described below.
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after with reference to the accompanying drawings, in which
Fig. 1 is a side elevation, in section, of the burner;
Figo 2 is an end elevation, partly in section, of the burner shown in Figo 1, as seen from the left of this figure; and,
Figo 3 is a plan of Figure 2.
The burner comprises a bulbous combustion and expansion chamber 4 which, in side elevation, substantially takes the shape of an inverted question mark, i.e. the inner face 4a of the wall is concave. and that the opposite internal face 4b has a convex portion projecting inwardly, immediately above an inlet light 5, so that the upper part of the chamber 4 is partially disposed above of the inlet lumen 5. The inlet lumen 5 has its axis practically horizontal, and it is suitable for receiving an inlet duct 6, in which is concentrically mounted an internal duct 7 through which fuel is supplied while air is forced through the annular space between ducts 6 and 7.
The pressure of the combined fuel and air entering through the light 5 is controlled according to the height of the load to be heated and the optimum temperature.
At the upper end of the bulbous expansion and combustion chamber 4 is attached to a nozzle cap 8, in which are provided three nozzles with upwardly converging walls 9, each of them having a constantly decreasing cross-sectional area, the combined areas or areas of the orifices of these nozzles being less than 4 times the area or area of the inlet tube 60
The maximum width of the expansion and combustion chamber 4 is not less than five times the diameter of the fuel and air inlet duct 6, and, in end elevation,
the walls of this chamber converge slightly towards the nozzle cap 8. The height of the chamber 4 from the base of the upper nozzle to the uppermost portion of the fuel inlet pipe and air 6, is not less than three times the diameter of the inlet duct, and, in addition, the chamber 4 extends slightly below the inlet duct 60
The expansion and combustion chamber 4 is therefore proportional and shaped so as to allow the free expansion of the mixture of air, gas or atomized fuel entering through the pipe 6, in all directions from the point impact against the internal concave surface 4a of the chamber 4.
The effect of such an arrangement of the fuel and air inlet duct 6 with respect to the curved conformation of the surface 4a of the wall is to determine an upward horizontal vortex movement of the gases under pressure during the process. combustion process, by allowing the combustion to be completed as much as desired in order to transform the chemical heat of the fuels into sensible heat before discharging the combustion products into the furnace.
The feature of causing an upward horizontal swirling action, in addition to ensuring intimate mixing, reduces the static pressure required for a right angle change in the direction of flow.
The fact that the surfaces 4a and 4b of the walls of the chamber 4 are thus brought back above the lumen 5 and then directed vertically upwards in the form of an inverted question mark, reduces the establishment. dynamic pressure in the region of the surface 4a as
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this would normally happen with a right angle change of direction.
air and gaseous agent due to its impact against the wall, thereby ensuring an equal volumetric discharge through the orifices of the nozzles 90
It will be observed that the discharge from the nozzles 9 takes place in the form of relatively thin layers of combustion gas. In addition, a marked contraction of the vein is produced in each layer of combustion products, and that the height of this contraction above the exits of the. burner is variable and determinable in accordance with the controlled pressure of the mixture of fuel and air, and that, by these means, a positive entrainment - recirculation of the furnace atmosphere is produced.
Has the effect of causing the required vein contraction, and of reducing pressure transformation losses, as well as ensuring that all the-static pressure-in chamber 4 is convertible into dynamic pressure or flow velocity at the orifices nozzles, the nozzles are designed to give a constant increase in speed to the products in their passage through these nozzles.
In practice, it has been found necessary, in order to obtain a high drive value and load height essential for certain load classes, to maintain the vertical projection speeds from the orifices of the nozzles at values up to about 200 meters per second.
This is achieved by the expansion resulting from the rise in temperature of the combustion products, thereby using the energy, compression, and expansion of combustion air and fuel to maintain and control speeds. high projections essential for the rapid and uniform heating of ovens or reverse draft furnaces of considerable height and heavily loaded.
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