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BRULEUR COMPORTANT UNE GAINE ENTOURANT LA CHAMBRE DE COMBUSTION.
L'invention concerne un dispositif constitué par un brûleur pour canbustible gazeux ou à l'état de vapeur et par une gaine entourant la cham- bre de combustion. Un tel dispositif présente un inconvénient : la gaine qui est exposée à l'effet direct de la flamme et des gaz de combustion n'est pas à même de supporter la température élevée qui en résulte et est rapidement mise hors service. Il est connu de réaliser la gaine en matière réfractai- re ou bien de la garnir d'une telle manière, mais dans ce cas, l'ensemble devient assez volumineux et de plus, au bout d'un certain temps, une telle gaine cède malgré tout. Il est aussi connu de refroidir la paroi de la cham- bre de combustion, par exemple à l'aide d'eau.
Ce refroidissement présente un inconvénient : la construction est assez compliquée et de plus, pour des brûleurs de petites dimensions,il est difficile de prévoir un tel refroi- dissement dans l'espace disponible. En outre, un tel refroidissement en- traîne une assez grande perte de chaleur.
L'invention fournit un dispositif du type décrit dans lequel le refroidissement de la surface de la gaine est assuré de façon très simple, occupe peu de place et donne toute satisfaction en pratique. A cet effet, le dispositif comporte des moyens pour amener le combustible, en même temps que la plus grande partie au moins de l'air de combustion, à une extrémité de la gaine d'une façon telle que les gaz de combustion et éventuellement la flamme aient, à proximité de la paroi inférieure de la gaine, un mouvement hélicoïdal, et la gaine est munie d'ouvertures en forme de fente qui débou- chent dans une enceinte renfermant des gaz ou des vapeurs à une température plus basse que celle que la gaine peut acquérir au maximum en régime,
la for- me et les dimensions des fentes ainsi que la pression des gaz ou des vapeurs étant choisies de façon qu'en régime les gaz ou les vapeurs se déplacent à travers les fentes vers la chambre de combustion. Le bon refroidissement de la gaine est assuré par le fait qu'une mince couche de gaz ou de vapeur se
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trouve entre la surface de la gaine et la flamme ou les gaz de combustion lorsque le brûleur est en régime, couche qui acquiert le même déplacement que la flamme et les gaz de combustion mais qui se trouve à une température plus basse que ce dernier. On a constaté que la couche protectrice peut être assez mince.
De préférence, suivant une forme de réalisation de l'invention, les gaz ou les vapeurs pénètrent suivant une tangente au trajet hélicoïdal et approximativement dans la direction de déplacement de ce trajet. De ce fait, les gaz ou les vapeurs qui forment la couche limite se mélangent peu avec les gaz de combustion.
Les gaz ou vapeurs de refroidissement embrassent une assez grande surface de la gaine lorsque,suivant une forme de réalisation préférentielle de l'invention, la plus grande dimension des ouvertures en forme de fente est perpendiculaire à l'hélice décrite par la flamme.
Il est assez difficile de réaliser d'une façon simple et bon mar- ché dans la surface de la gaine, les fentes qui, d'une façon générale, doi-- vent avoir une assez petite section de passage. Toutefois, ce résultat peut être obtenu lorsque, conformément à l'invention, les fentes sont formées par des défoncements locaux dans la surface de la gaine. Lorsque ces défon- cenents sont pratiqués d'une façon telle que l'un des côtés de la partie dé- foncée de la matière soit écarté de la partie non défoncée, tandis que les autres côtés restent solidaires de la paroi, on obtient une fente dont les dimensions sont rigoureusement déterminées et qui peut être obtenue à bon compte.
Le mouvement hélicoïdal du gaz de combustion et éventuellement de la flamme, peut être obtenu suivant des procédés connus. Toutefois, de préférence, suivant une autre forme de réalisation de l'invention,le brûleur est du type à chambre de tourbillonnement. La forme de construction même du brûleur, communique alors à la flamme et aux gaz de combustion le mouvement hélicoïdal désiré.
Afin d'assurer au dispositif un rendement élevé, il est avanta- geux qu'au moins une partie de l'air de combustion soit préchauffée. Dans un dispositif conforme à l'invention, le bon refroidissement de la gaine permet de préchauffer l'air de combustion à une température assez élevée, ce qui assure un très bon rendement.
En principe, on peut amener à l'extérieur de la gaine les gaz de combustion ou d'autres gaz ou vapeurs. La seule condition à satisfaire est que la température des gaz ou des vapeurs soit inférieure à celle que peut acquérir la gaine. Toutefois, suivant une forme de réalisation de 1' invention, le gaz qui se trouve dans l'enceinte à l'extérieur de la gaine sera de l'air, et de préférence de l'air préchauffé.
Cet air, après avoir rempli son office d'air de refroidissement, peut alors en outre servir à o- xyder des restes de combustible éventuellement non brûlés. En pratique, on a constaté que, dans un dispositif conforme à l'invention, judicieusement conçu, il suffit au maximum de 20% de la quantité d'air nécessaire à la com- bustion pour assurer un refroidissement convenable de la gaine et, comme on l'a constaté, dans le cas d'un bon réglage du dispositif, les gaz de com- bustion finalement obtenus ne contiennent qu'un faible pourcentage d'oxygène et d'air brûlés.
Dans une forme de construction simple et compacte conforme à l'invention, la gaine est entourée d'une seconde gaine qu'entoure un échan- geur de chaleur qui est traversé par les gaz de combustion et par l'air de combustion.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
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La fig. 1 est une coupe axiale d'un dispositif conforme à l'in- vention, utilisé comme réchauffeur d'un moteur à piston à gaz chaud.
La fige 2 est une coupe suivant le plan II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est un développement d'une partie de la gatne qui en- toure la chambre de combustion.
La fig. 4a est une coupe par une fente suivant le plan IV-IV de la fig. 3. fige La fig. 4b est une coupe analogue mais, suivant le plan V-V.
La fig. 5 est une vue en plan d'un élément du brûleur à tourbil- lon.
La fig. 6 est une coupe de cet élément suivant le plan VI-VI, mais à plus grande échelle.
La tête de réchauffeur 1 d'un moteur à piston à gaz chaud com- porte des nervures intérieures 2 et des nervures extérieures 3. Un brûleur
4 est constitué par un certain nombre de chambres à tourbillon 5. Ces chambres sont limitées vers le haut par un corps 6, qui, à l'endroit où se trouvent lesdites chambres 5, comporte des canaux d'amenée de combustible 7 disposés excentriquement.
En outre, les chambres à tourbillon comportent des fentes tangentielles 8 par lesquelles l'air de combustion est amené sous pression à l'intérieur de ces chambreso Le combustible est amené par une canalisation 9, qui débouche dans une enceinte 10, dans laquelle débouchent également les canaux 7. Le combustible amené par la canalisation 9 peut tre à l'état ga- zeux, mais peut également être amené à l'état de vapeur. Les chambres 5 el- les-mêmes peuvent être portées par un support Il qui est percé d'un nombre d'ouvertures 12 égal au nombre desdites chambres 5. Au corps 11 est fixée une gatne 13 qui entoure la chambre de combustion 14. Cette gaine 13 com- porte des ouvertures 15 en forme de fente.
Par suite de la disposition tangen- tielle de canaux 8 dans les chambres à tourbillon 5 et de l'excentricité des canaux d'alimentation en combustible 7, la flamme et les gaz de combustion seront animés d'une rotation dont le sens est indiqué par une flèche sur la fig. 2; cette rotation est dirigée vers le bas suivant une hélice. La plus grande dimension des fentes 15 est perpendiculaire à la direction de déplacement de la flamme et des gaz de combustion. Les fentes elles-mêmes sont formées par un défoncement de la gaine 13 à des distances régulières, comme représenté sur les figso 3, 4a et 4b, défoncement qui est réalisé de façon que la matière soit sectionnée à l'endroit de la fente, mais qu'elle soit conservée aux autres endroits.
A une certaine distance de la gatne 16, on a prévu une seconde gaine 25. L'ensemble est entouré d'une enveloppe ex- térieure 16. Dans l'enceinte comprise entre la gaine 25 et l'enveloppe 16, on a prévu un échangeur de chaleur 17. En outre, l'enveloppe 16 comporte une ouverture d'entrée 18 par laquelle l'air de combustion est amené sous une légère surpression et une ouverture de sortie 19 par laquelle sont éva- cués les gaz de combustion. Les gaz de combustion lèchent des nervures exté- rieures de la tête du réchauffeur et pénètrent alors dans les tubes doublement incurvés 20 qui sont raccordés à la sortie 19. L'air qui pénètre en 18 est contraint par les cloisons 21, 22 et 23 de passer, par rapport aux gaz de combustion, le long et entre les tubes 20, il est donc fortement chauffé.
Enfin, cet air parvient dans l'enceinte 24 qui communique, par les canaux tangentiels 8, avec l'intérieur des chambres 5. Les fentes 15 débouchent toutes dans l'enceinte comprise entre la gaine 25 et la gaine 13. Cette en- ceinte communique librement avec l'enceinte 24, de sorte que l'enceinte com- prise entre la gaine 25 et la gaine 13 contient également de l'air préchauf- fé.
Lorsque le brûleur est en fonctionnement, la flamme et les gaz de combustion seront animés d'un mouvement hélicoidal qui est provoqué par les chambres à tourbillon. L'air qui se trouve dans l'enceinte comprise en- tre la gaine 25 et la gaine 13, pénètre, à travers les fentes, dans la cham- bre de combustion, de sorte qu'il se forme une couche d'air assez mince en- tre la gaine 13 et la flamme ou les gaz de combustion, couche qui protège
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la gaine 13 contre une surchauffe exagérée. A cet effet, il faut que la tem- pérature de l'air entrant soit inférieure à la température maximum que peut supporter la gaine 13.
Il n'est pas nécessaire que l'enceinte comprise entre la cloi- son 25 et la gaine 13 contienne de l'air; la gaine 13 peut aussi être refroi- die par d'autres gaz ou vapeurs, par exemple des gaz de combustion suffisam- ment refroidis. Toutefois, il est préférable d'utiliser de l'air, car celui- ci peut alors servir à oxyder des composants non brûlés des gaz de combustion.
En pratique, on a constaté que pour assurer un bon refroidissement de la gai- ne, il suffit d'environ 20% de la quantité d'air totale. On a constaté en outre que,de préférence, les fentes doivent être assez étroites; dans une forme de réalisation pratique, ces fentes avaient une largeur de 0,15 mm.
Dans le dispositif représenté sur le dessin, la rotation de la flamme et du gaz de combustion est obtenue par les chambres de tourbillonne- ment. Celles-ci présentent un grand avantage : la flamme est très courte et de plus, le ronflement est très faible. On peut évidemment utiliser d'autres brûleurs. Il est possible d'utiliser un certain nombre de pulvérisateurs di- rigés de façon que la flamme et les gaz de combustion acquièrent un mouvement de rotation. La forme et la direction des fentes doivent toujours être adap- tées au mouvement de la flamme dans les chambres de combustion.