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APPAREIL POUR BRULER UN COMBUSTIBLE LIQUIDE.
Cette invention a pour objet un appareil pour brûler un com- bustible liquide, du type comprenant un réservoir de combustible liquide et une pompe pour conduire le combustible du réservoir, sous pression, à un ou plusieurs brûleurs, ceux-ci étant du type comprenant une chambre à tourbil- lon qui communique avec un conduit d'amenée du liquide à travers une ou plu- sieurs ouvertures tangentielles à tourbillon, et avec un conduit de retour pour le renvoi d'une quantité variable de combustible en excès au réservoir et qui possède un orifice de sortie terminal par lequel le combustible sort sous forme de jet.
Les appareils de ce type seront désignés ci-après sous le nom de t'appareils du type décrit".
Il est souvent nécessaire ou désirable de faire circuler le combustible à travers le corps du brûleur, jusqu'à un point voisin du bout du brûleur, avant que le brûleur ne soit ouvert, en vue, par exemple lors- qu'on utilise un combustible lourd, de déplacer le combustible froid vis- queux laissé dans le brûleur par une opération précédente et de le rempla- cer par du combustible chaud. Il peut aussi être désirable de faire circu- ler du combustible dans le brûleur aussitôt après qu'il a été fermé, en vue de le protéger contre la chaleur irradiée par la paroi de la chambre de com- bustion. De même, lorsqu'une chambre de combustion est munie de plusieurs brûleurs dont certains peuvent être fermés dans des conditions de charge légère, il est avantageux de faire circuler le combustible dans les brûleurs pour les refroidir.
Pour permettre la circulation du combustible dans le brûleur quand celui-ci n'est pas en service, il a été proposé de munir celui-ci d'un clapet à pointeau, qui peut être manoeuvré à la main pour fermer l'orifice terminal, ce qui permet de faire circuler le combustible à travers le con- duit d'alimentation (ou d'amenée), la chambre à tourbillon et le conduit de
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retour sans sortir par l'orifice final. La commande manuelle du clapet à pointeau, toutefois, entraîne des complications de fabrication, particuliè- rement quand l'extrémité arrière du brûleur est enfermée, par exemple dans le conduit d'amenée d'air de la chambre de combustion d'une turbine à gaz.
Il a été également proposé d'utiliser la pression différentielle entre le conduit d'amenée du combustible et le conduit de retour pour ouvrir le cla- pet à pointeau contre la pression d'un ressort qui tend à le fermer. Ce res- sort doit être calculé de telle façon que la différence de pression maxima sous laquelle le combustible peut circuler lorsque le clapet à pointeau est fermé soit inférieure à la différence de pression minima quand le brûleur est en service.
Mais comme cette dernière différence est très faible quand le brûleur fonctionne à la charge maxima, avec le conduit de retour fermé, ou presque fermé, la circulation du combustible avec le pointeau à clapet fermé doit être effectuée sous une pression différentielle qui peut être insuffi- sante pour produire un courant convenable, particulièrement avec des combus- tibles visqueux. De plus, si le ressort est taré de manière à fournir une faible marge entre la différence de pression pour laquelle le clapet à poin- teau se ferme et la pression différentielle effective minima du brûleur, il peut en résulter un fonctionnement capricieux avec une tendance du clapet à pointeau à la fermeture pour les charges maxima du brûleur.
Enfin, une chute dans la tare du ressort, due à la température à laquelle il fonctionne peut amener une ouverture du clapet à pointeau quand le combustible circule dans des conditions de non-fonctionnement, ce qui amène des résultats fâcheux et même dangereux.
La présente invention a pour objet un mode de commande du cla- pet à pointeau qui évite les inconvénients précités des systèmes antérieurs.
L'invention consiste en un appareil du type décrit, dans le- quel le brûleur, ou chaque brûleur comporte un clapet à pointeau pouvant fermer l'orifice de sortie final et relié avec un piston ou un diaphragme dont l'une des faces est en contact avec le conduit d'alimentation du combus- tible et l'autre avec le conduit de retour du brûleur, un élément de valve permettant de relier à volonté ou le conduit d'alimentation du combustible avec la sortie de la pompe et le conduit de retour avec le réservoir à com- bustible, ou le conduit d'alimentation du combustible avec le réservoir et le conduit de retour avec le côté sortie de la pompe. La manoeuvre de l'é- lément de valve, qui peut être une simple valve à quatre voies, inverse le courant de combustible à travers le brûleur.
Quand ce courant est dans la di- rection normale, c'est-à-dire du conduit d'amenée du combustible vers le conduit de retour, la plus petite pression différentielle sert à ouvrir le clapet à pointeau. Quand le courant est inversé, la pression différentielle agit en un sens opposé et ferme le clapet. Par suite, la pression sous la- quelle le combustible circule avec le clapet à pointeau fermé peut être aus- si élevée qu'on le désire sans aucun risque d'ouverture du clapet.
En vue de maintenir le clapet à pointeau fermé et d'empêcher un égouttement à l'orifice du brûleur quand la pompe ne fonctionne pas, le clapet à pointeau peut être avantageusement muni d'un léger ressort qui est capable de maintenir le clapet fermé; dans ces conditions un tel ressort se- ra, évidemment, beaucoup plus faible que cela ne serait nécessaire pour fer- mer le clapet sous quelque pression différentielle que ce soit rencontrée pendant le fonctionnement du brûleur.
L'invention présente l'avantage qu'elle permet la commande à distance du brûleur et une commande individuelle ou simultanée de plusieurs brûleurs. Pour une commande simultanée, il est seulement nécessaire de s'ar- ranger pour que l'élément de valve soit commun à tous les brûleurs desservis par une même pompe, ou à un ou plusieurs groupes de tels brûleurs, tandis que, pour une commande individuelle, un élément de valve séparé est prévu pour chaque brûleur.
Un mode d'exécution préféré de l'invention est représenté à titre d'exemple aux dessins annexés dans lesquels :
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- la figure 1 y est une coupe à travers un brûleur relié avec une valve pour inverser le courant à travers celui-ci; et - les figures 2 et 3 sont des schémas de l'écoulement montrant respectivement l'écoulement normal et l'écoulement inversé du combustible.
Suivant la figure 1, le brûleur comprend une enveloppe exté- rieure ou corps 1, auquel sont fixés par l'intermédiaire d'un écrou à capu- chon 2, un manchon à rebord 3 et une plaque de jet 4. Un élément de valve 5 disposé dans le corps 1, comprend un clapet à pointeau 6, une tige creuse 7 et un piston creux 38, le clapet à pointeau étant formé par l'extrémité d'une tige qui fait corps avec la tige creuse 7. Le piston 38 constitue une garni- ture coulissante étanche dans le corps 1, et la tige creuse 7 forme une gar- niture semblable dans le manchon 3, si bien que l'élément 5 est capable de glisser axialement dans le brûleur.
L'espace annulaire 8 compris entre le corps 1 d'une part, la tige creuse 7 et le manchon 3 d'autre part constitue le conduit d'amenée du combustible du brûleur, dans lequel ouvre un tuyau 9. A l'intérieur de la plaque de jet 4 est ménagée une chambre à tourbillon 10 qui possède un orifi- ce final 11 et communique avec le conduit 8 par le moyen d'orifices tangen- tiels à tourbillon 12 , d'une rainure circulaire 13 dans la plaque 4, et de trous 14 dans le rebord du manchon 3. L'arrière de la chambre à tourbillon 10 est fermé par la partie retournée du rebord de manchon 3. Le clapet à pointeau 6 passe à travers l'ouverture centrale de ce rebord en laissant un étroit passage annulaire 16.
L'intérieur de la tige creuse 7 et le piston 38 constituent le conduit de retour du brûleur, qui communique avec la chambre à tourbil- lon 10 par le passage 16 et les trous 17 ménagés dans l'épaulement formé par la jonction du clapet 6 et de la tige 7. L'arrière du conduit 15 communique avec un tuyau 18 par l'intermédiaire de trous 19 ménagés dans un bouchon 20 qui ferme l'arrière du corps 1.
Les tuyaux 9 et 18 conduisent à des orifices dans une valve 21 à quatre voies comprenant un corps cylindrique dans lequel est monté rota- tivement un élément de valve 22. Celui-ci comporte des encoches 23, 24, 25 et 26. Les encoches 23 et 24 sont reliées entre elles par un percement 27 dans l'élément 22, tandis que les encoches 25 et 26 communiquent par un per- cement 28. L'élément 22 peut être mis en rotation par un levier 31 entre deux positions limitées par des butées non représentées. Dans la position repré- sentée sur la figure 1, le tuyau 18 est relié par l'encoche 23 avec un tuyau 29 et le tuyau 9 est relié par l'encoche 25, le percement 28 et l'encoche 26 avec un tuyau 30.
Si l'élément 22 est amené par rotation dans son autre posi- tion pour laquelle le levier 31 est dans la position représentée en traits discontinus, le tuyau 9 est relié par l'encoche 24, le percement 27 et l'en- coche 23 avec le tuyau 29 et le tuyau 18 est relié par l'encoche 25, le per- cement 28 et l'encoche 26 avec le tuyau 30. Ainsi la rotation de l'élément 22 a pour effet d'inverser les connexions des tuyaux 9 et 18 d'une part avec les tuyaux 29 et 30 d'autre part.
Ainsi qu'on le voit schématiquement en figures 2 et 3, l'appa- reil à brûler le combustible comprend en plus du brûleur indiqué d'une maniè- re générale par 32 sur ces figures, un réservoir 33 contenant le combustible liquide, une pompe 34 comportant une soupape de passage 35, et un clapet de contrôle à pointeau 36.
La figure 2 montre le sens du courant de liquide quand le le- vier 31 de la valve à quatre voies 21 est en position pour le fonctionnement du brûleur. De cette position, le combustible s'écoule sous pression dans la pompe 34 par les tuyaux 30 et 9 au conduit d'amenée 8 du brûleur 32. De ce conduit, il pénètre dans la chambre à tourbillon 10 et une partie sort par l'orifice terminal 11 sous forme de jet, tandis qu'une autre partie s'écoule à travers le passage 16, les trous 17 et le conduit de retour 15. Cette se- conde partie, dont la proportion est contrôlée par le clapet 36, retourne par les tuyaux 18 et 29 au réservoir 33.
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La figure 3 montre la direction du courant de combustible quand le levier 31 est en position pour la circulation de combustible quand le brû- leur n'est pas en fonctionnement. Dans cette position, le combustible passe de la pompe, par les tuyaux 30 et 18 et le conduit 15 du brûleur, dans la chambre à tourbillon 10. De la, la totalité du combustible s'écoule à travers les orifices 12, le conduit d'amenée du brûleur et les tuyaux 9 et 29 pour retourner au réservoir 33.
Lorsque le courant de combustible se fait dans le sens repré- senté en figure 2, la pression différentielle entre le conduit d'amenée du combustible 8 et le conduit de retour 15, agissant sur le piston 38, sert à maintenir le clapet à pointeau 6 dans sa position de retrait ou d'ouverture.
Quand le courant de combustible dans le brûleur est inversé, comme il est re- présenté en figure 3, la pression différentielle, agissant encore sur le pis- ton 38, a pour effet de maintenir le clapet 6 dans sa position avant ou de fermeture, pour laquelle il repose contre la paroi de l'orifice terminal 11.
Ainsi lorsque le levier 31 est dans la position de la figure 3, tant que la pompe 34 fonctionne, le clapet à pointeau est maintenu fermé et le combusti- ble peut circuler librement, à toute pression désirée, celle-ci étant contrô- lée conjointement par la pompe et par le clapet 36. En vue, toutefois, d'évi- ter un égouttage par l'orifice terminal 11, quand la pompe 34 n'est pas en service, un faible ressort de compression 39, convenablement disposé, presse l'élément de valve 5 vers la position avant ou de fermeture.
Quand le levier 31 est dans la position de la figure 2, le clapet à pointeau est maintenu fermement ouvert pour toute pression effective du combustible, même pour le plein débit du brûleur quand la valve de contrôle de retour 36 est complè- tement ou presque complètement fermée, car à l'ouverture du clapet ne s'op- pose que le ressort 39 qui est calculé de manière à exercer une pression no- tablement inférieure à celle due à la pression différentielle minimum effecti- ve entre les conduits 8 et 15. Au lieu de disposer le ressort 39 comme il est représenté en figure 1, dans un élargissement du conduit à l'intérieur du piston creux 38, on peut le placer dans le conduit 8 ou dans toute autre po- sition convenable.