<Desc/Clms Page number 1>
Lorsqu'un brûleur est en fonctionnement stable, la célérité de la flamme, c'est-à-dire la vitesse avec laquelle la flamme se propage, est égale à la vitesse d'arrivée du mélange @ combustible. Il est donc nécessaire, si l'on désire augmenter l'in- tensité de combustion, d'augmenter la célérité de la. flamme.
L'invention a pour objet un procédé de combustion qui permet d'obtenir ce résultat. Ce procédé consiste à créer dans le mélange combustible-air enflammé des tourbillons qui ramènent ce mélange vers L'arrière, en recyclant en quelque sorte la flamme.
L'invention a également pour objet un brûleur à combustible liquide ou gazeux appliquant ce procédé.
<Desc/Clms Page number 2>
Ce brûleur est essentiellement caractérisé par des moyens pour créer dans le mélange enflammé combustible-air des tour- billons qui ramènent ce mélange vers l'arrière et recyclent la flamme.
Dans un premier mode de réalisation, le brûleur comporte un pulvérisateur rotatif disposé dans la partie centrale de la chambre de combustion et constitué par un corps qui porte à sa périphérie des disques à arête vive et dans lequel est percé un canal d'arrivée de combustible communiquant avec l'extérieur par des trous ménagés à la base des disques. De préférence, le corps est conique et a son sommet tourné vers la flamme, les disques étant de diamètre croissant de la base au sommet du cône.
Dans un second mode de réalisation, le brûleur com- porte un pulvérisateur rotatif comprenant deux coupelles rotatives qui sont concentriques, mais décalées axialement l'une par rapport à l'autre et sont séparées l'une de l'autre par un espace annulaire servant à l'amenée d'air primaire, la coupelle amont étant munie en son centre d'une ouverture d'admission de combustible alors que la coupelle aval est terminée par des ailettes qui sont disposées en regard d'une paroi fixe en déterminant un passage pour l'air secondaire qui est disposé pour que cet air secondaire engendre, lorsqu'il vient au contact du mélange combustible-air primaire, un tourbillon annulaire coaxial aux coupelles et dirigé vers l'arrière.
Dans le cas où le brûleur est disposé dans un tube foyer, il est avantageux de munir le bord de la coupelle aval de déflecteurs qui canalisent une partie de l'air secondaire vers le tube foyer. Les déflecteurs qui tournent avec la coupelle, impriment alorà l'air dévié un mouvement de balayage ciculaire de sorte que cet air lèche la paroi interne du tube foyer, ce qui a pour effet d'éviter la formation de dépôts d'imbrûlés.
<Desc/Clms Page number 3>
@ Seln une autre caractéristique de l'invention, une résistance électrique utilisée lors de la mise en marche du brûleur est disposée dans une gorge ménagée autour de la chambre de com- bustion et est refroidie par des filets d'air destinés en outre à éviter la formation de corps imbrûlés.
Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, le débit de combustible fluide est réglé au moyen d'un poin- teau dont le siège est rotatif, cette disposition permettant d'éliminer des impuretés susceptibles de provoquer des obstructions, et d'assurer un débit précis et régulier du combustible sans néces- siter d'opération préalable de filtrage.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus'clairement au cours de la description suivante faite en réf rence au dessin annexé sur lequel:
La fig. 1 représente une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation de brûleur selon 1'invention.
La fig. 2 représente à plus grande échelle le pul- vérisateur rotatif à jebs multiples du brûleur de la fig, 1.
La. fig. 3 est une vue en coupe d'un sécond mode de réalisation du brûleur.
La fig. 4 est une vue .en coupe à plus grande échelle du pulvérisateur de ce brûleur.
La fig. 5 est une vue en élévation d'un détail.
En se reportant à la fig. 1, on a représenté en 1 un moteur électrique entraînant un arbre 2. Le moteur est entouré par une enveloppe 3 présentant en 4 une ouverture réglable au moyen d'un registre 5. L'arbre 2 entraîne en rotation la turbine 6 d'un vontilateur, tournant à l'intérieur d'une volute 7 fixée au moyen de vis sur l'enveloppe 3 du moteur. L'air admis par l'ouverture 4 refroidit les enroulements du moteur, est aspire par la turbine 6, puis est refoulé vers la sortie du ventilatour on passant p.'.r un, redresseur 8 fixé à l'intérieur d'une volute7a fixée à la volute 7.
<Desc/Clms Page number 4>
Un distributeur d'air 9, fixé sur la volute 7 répartit l'air qu'il reçoit du ventilateur au moyen des ailettes 10 et 11 et comporte une partie antérieure 12 constituant une portion de la chambre de combustion.
La chambre de combustion est constituée on outre d'un divergent 13 fixé en même temps que le distributeur d'air 9 sur la volute 7. Un espace annulaire 14 est prévu à l'intérieur du divergent et est muni de deux orifices 15 et 16 pour l'entrée et la sortie du combustible à préchauffer. Le divergent 13 com- porte une gorge circulaire 17 dans laquelle est placée une résistance électrique blindée 18 reliée à une source d'alimentation en courant par des bornes 19. Une série de canaux radiaux 20 relient l'espace extérieur au distributeur 9 à la gorge 17. L'ensemble du brûleur est relié au moyen d'une charnière 21 à un tube cylindrique en matière réfractaire 22 prolongeant la chambre de combustion.
L'arbre moteur 2 entraîne également le rotor 23 d'une pompe à palettes assurant l'alimentation en combustible.
Celui-ci est refoulé par un canal 24, passe p r un dispositif approprié de régulation de débit 25 ct sort par un orifice 26. Le corps 27 de la pompe d'alimentation est fixé sur l'enveloppe 3.
Après préchauffage, le combustible est introduit dans un espace annulaire 28 entourant un pointeau 29 dont le siège 30 est rota tif et est constitué par une extrémité de l'arbre moteur 2. L'ensemble des organes assurant le réglage du débit de combustible est également fixé sur l'enveloppe 3. L'arbre moteur 2 est tiaversé selon son axe par un onal d'alimentation en com- bustible 31.
Un pulvérisateur rotatif à jets multiples 32, d'un type nouveau, situé on aval du ventilateur est solidaire en rotation de l'arbre 2. Le pulverisateur représenté à plus
<Desc/Clms Page number 5>
grande échelle sur la fig. 2, compose- un canal axial 33 débouchant par des orifices 34 dans un espace 35 ménagé entre le corps du pulvé- risateur et la tôte 36 do calai-ci fixée sur lui au moyen d'un vis.
La tête 36 de forme conique comporte une série de disques 37 de dia- mètres croissant du sommet vers la base du c8ne. Les différentes gorges ménagées entre ces disques communiquent au moyen d'une série de trous 38 avec l'espace 35. Les disques 37 présentent à leur péri- phérie des arôtes vives destinées, comme cela sera expliqué ci- dessous, à faciliter le décrochement des nappes de combustible. Le canal axial 33 du pulvérisateur est relié au canal 31 de l'arbre 2 par un conduit 39 sur le trajet duquel se trouve une bille excentrée 40 appliquée contre son siège par un ressort 41.
Le fonctionnement du brûleur que l'on vient de décrire est le suivant: le moteur étant arrêté, on met sous tension la résis- tance 18. Lorsque celle-ci atteint une température suffisante, le moteur 1 est alors mis en marche. Le ventilateur aspire l'air néces- saire à la combustion et dont la quantité admise e,st réglée au moyen du registre 5. Cet air refroidit le moteur 1, passe par le ventila- teur, le redresseur 8, puis pénètre dans le distributeur 9. L'air passant par les ailettes 10 qui lui impriment un certain mouvement constitue l'air primaire. Cet air primaire alimenté en amont du pulvé- risateur brise les filets fluides créés comme on le verra par les dis- ques 37 du pulvérisateur.
L'air passant dans l'espace annulaire ménagé entre le distributeur 9 ct le divergent 13 et guidé par les ailettes 11 constitue l'air secondaire. Enfin, l'air qui passe par les canaux radiaux 20 constitue l'air tertiaire dont une des fonctions carsctéris- tique de l'invention est'de refroidir la résistance 18 dont le circuit électrique est coupé dès que la combustion est amorcée. Sans cette dis- position,la résistance 18, qui est exposé à la flamme, serait rapide- ment détruite. La pompe à palettes, entraînée par le moteur 1, refoule par l'orifice 26 le combustible. Celui-ci, introduit par
<Desc/Clms Page number 6>
l'orifice 15, circule dans l'espace annulaire 14 du divergent 13 où il est réchauffe, et en sort per l'orifioc 16.
Il est alors intro- duit dans l'espace annulaire 28 puis pénètre dans le canal 31 en passant par le pointeau réglable 29. Celui-ci, grâce à son siège rotatif 30 ne présente pas les risques d'obstruction que l'on ren- contrait dans les types connus de pointeau à siège fixe et permet d'utiliser un combustiblc sans qu'il soit nécessaire de le filtrer.
La bille 40 qui, sous l'action de la force centrifuge, s'est décollée de son siège à l'encontre de l'action du ressort 41, laisse passer le fluide combustible par le conduit 39 vers le canal axial 33 du pulvérisateur 32. Bien entendu, lorsque le moteur est à l'arrêta la bille 40 repose sur son siège et empoche le combustible de par- venir au pulvérisateur. Lé combustible, introduit dans le canal 33 pénètre par les orifices 34 dans l'espace 35 ; de là, par les trous 38, le combustible soumis à l'action de la force centrifuge s'étale sur les faces des différents disques 37.
La circul tion de l'air primaire provenant des ailettes 10 transforme les pellicules de combustible fluide en fines gouttelettes et leur donne une trajcc- toire telle qu'elles n'atteignent pas les p.rois internes 12 du distributeur. La finesse des gouttelettes augmente avec la finesse du film fluide à partir duqucl elles sont formées et avec la gran- deur de la vitesse relative de rencontre entre ce film et l'air primaire. Il y a donc intérêt à répartir le débit de combustible entre le plus grand nombre possible d:: disques 37 auquel on donnera également le plus grand diamètre possible.
Il est à romarquer qu'après 1'-forçage de la combus- tion au moyen de la résistance. électrique 10, la combustion se pro- duit tout auteur du pulvérisateur 32. @@@ ailleurs, l'air secondaire guidé par les ailettes 11 dans un::. direction convenable que l'on a indiquée au moyen de flèchesur la- fig. 1 rencontre à l'intérieur de
<Desc/Clms Page number 7>
la chambre de combustion le mélange carburé venant de la zone pri- maire, et la roncentre entre ces différents mouvements de fluides provoque une z8no tourbillonnaire assurant la stabilité de la flamme autour du pulvérisateur rotatif et accélère la combustion.
Le front de flamme est donc localisé à la sortie du divergent 13.
Enfin, l'arrivée de l'air tertiaire par la gorge 17 où il a refroidi la résistance 18 empêche la formation éventuelle de produits imbrûlés. La combustion sachève ensuite dans le tube ré- fractaire 22. Grâce aux caractéristiques du brûleur selon l'invention, on obtient avec un rendement de combustion très élevé, une flamme courte et d'une grande densité.
Dans le mode de réalisation des figs. 3 à 5, on re- trouve le moteur électrique 1 avec son arbre d'entraînement 2. Ce moteur est placé dans l'enveloppe 3 munie de l'ouverture 4 où est placé le registre de réglage 5. L'arbre du moteur entraîne la turbine 6 d'un ventilateur tournant à l'intérieur de la volute 7 fixée sur l'enveloppe 3. Le redresseur d'air 8, qui est fixé sur la volute 7a assujettie à la volute 7, canalise l'air vers le centre où est placé le distributeur 9 avec la rangée d'ailettes 10.
Sur l'axe 2 du moteur est également fixé, par un écrou de serrage 42 un pulvérisateur rotatif constitué d'une double coupelle concentrique 43 et 44 reliée ensemble par trois bras 45.
La coupelle 44 est décalée en aval par rapport à la coupelle 43, de sorte qu'elle travaille avec cette dernière en série. Sur la paroi intérieure de la coupelle 44 est pratiquée une gorge 46 qui commu- nique par une série de trous radiaux 47 avec la paroi extérieure de la coupelle. A la sortie de ces trous,sur la paroi extérieure de la coupelle, se trouve une collerette saillante 48.
A l'intérieur de la coupelle 44 est placé un dia- phragme amovible 49 qui détermine le débit et l'angle de l'air pri- maire, ce dernier passant entre la coupelle 44 et la coupelle 45.
<Desc/Clms Page number 8>
Au bord amont de la coupelle 44 sont fixées plu- sieurs palettes déflecteurs 50; en outre sur la périphérie du bord de cette coupelle 44 sont ménagées une rangée d'ailettes radiales 51 qui présentent un certain angle par rapport à l'axe et par rap- port à la tangente à l'axe de rotation. Ces ailettes se trouvent en regard d'un épaulement 52a d'une chambre de combustion divergente 52;au centre cet placé le pulvérisateur rotatif. Entre cette chambre et la coupelle 44 est prévu un espace annulaire 53 pour le passage de l'air secondaire et tertiaire.
La chambre de combustion comporte à son extrémité aval une gorge circulaire 17 où est placée une résistance électrique blindée 18 pour l'allumage. La gorge circulairo 17 est reliée avec l'espace annulaire 53 par une série de conduits 20 pour l'admission d'air tertiaire qui a pour effet de refroidir la résistance.
La résistance d'allumage est maintenue dans la gorge 17 par un cône en tôle réfractaire 54 percé d'une série de trous 55 pour le passage d'air tertiaire dans la flamme.
A la sortie de la chambre de combustion 52 est placé un tube foyer 22 en matière réfractaire et qui est relié avec la chambre par l'intermédiaire d'une charnière amovible 21.
Le dispositif d'alimentation/en combustible est le même que colui du brûleur de la fig. 1 sauf que le conduit 39 dé- bouche à l'intérieur de la coupelle 43.
Le fonctionnement du brûleur que l'on vient de décrire est le suivant:
Le moteur étant arrêtée on mot sous tension la résistance d'allumage 18. Lorsque celle-ci a atteint une tempé- rature suffisante, le moteur 1 est alors mis en marche et la ré- sistance est coupée. Le ventilateur 6-7 aspire l'air nécessaire à la combustion et dont la quantité admise est réglée au moyen
<Desc/Clms Page number 9>
du registre 5. Cet air refroidit le moteur 1, passe par le ventila- teur et son redresseur et pénètre finalement dans le distributeur 9.
'L'air primaire passe par les ailettes 10, qui lui impriment un certain mouvement. Cet air passant autour de la pre- mière coupelle 44 pulvérise la pellicule de combustible qui sort tangenticlloment des bords de la coupelle et lui imprime également un mouvement dont la direction comporte une composante axiale et une composantetangentielle. annulaire L'air passant dans/l'espace/53 est dirigé vers les ailettes 51 de la seconde coupelle. A travers ces ailettes, l'air secondaire pénètre suivant une direction comportant une composante tangentielle, à l'intérieur de la chambre où il rencontre l'air pri- maire ou le mélange carburé.
La vitesse de l'air secondaire passant à travers les ailettes 51 est plus grande que celle du mélange carburé car, au mouvement longitudinal de l'air, s'ajoute un mouvement tangentiel dû à la rotation de la coupelle 44. Il en résulte que cet air secon- da ire arrivant au contact du mélange carburé dévie le méla nge vers l'axe et tend à le ramener vers la coupelle 43. L'orientation des ailettes, leur place et la largeur de l'espace existant entre l'éjpqulement52a et la coupelle 44 sont déterminées, compte tenu des débits d'air et de combustible de manière qu'il se produise un tour- billon annulaire coaxial au brûleur et représenté par les flèches 56.
L'effet de ce tourbillon augmente la célérité de la combustion et stabilise le front de flamme. La combustion continue dans la chambre de combustion; cette flamme est nourrie ensuite par . l'air tertiaire.. Cet air vient de l'espace annulaire 53 à travers les ouvertures 20 dans la gorge circulaire 17 et sort finalement par ,les ouvertures 55 pratiquées dans le cône de fixation 54. Cet air a pour rôle également de refroidir la résistance d'allumage 18 lorsque
<Desc/Clms Page number 10>
le ventilateur est mis en route.
Cela. évite que la température de la résistance ne dépasse une certaine limite lorsqu'elle reçoit le rayonnement de la flamme, La combustion se prolongo dans le tube foyer 22 et elle se termine finalement à la sortie de cc tube.
Pour éviter les dépôts d'imbrûlés à l'intérieur du tube foyer, une partie d'air secondaire est introduite tangen- tiellement à l'intérieur de la chambre et elle est dirigée vers les parois internes du tube foyer grâce aux déflecteurs 50 qui sont fixés sur la coupelle 44. Le mouvement de rotation de ces déflecteurs produit un balayage circulaire des parois du tube foyer par de l'air qui brûle au fur et à mesure des dépôts qui peuvent se produire et en même tenps protège le réfractaire d'une couche d'air froid. Le nombre, la longueur de ces déflecteurs, ainsi que la vitesse do rotation per- mettent de fixer le pourcentage d'air de balayage par rapport à l'air decondaire.
Le combustible arrive dans le conduit 39 comme on l'a exposé précédemment à propos du mode de réalisation do la fige 1.
Par la force centrifuge, le combustible s'étale sur la paroi intérieure de la coupelle 43 en mince pellicule et est projeté tangentiellement pour rencontrer finalement l'air primaire,. qui arrive autour de cette coupelle. Lorsque le moteur s'nrrtte, la mince pellicule qui reste sur la peroi de le coupelle 43 s'écoule vers le bas, sur la périphérie externe de la coupelle et tombe dans la gorge 46 de la coupelle 44. Par la série de trous 47 le combustible s'écoule ensuite sur la paroi interne de la chambre de combustion 52 d'où il pénètre par les ouvertures 52a dans la gorge 17 où est placée la résistance d'allumage.
Le combustible accumulé dans cette gorge sera enflammé lorsque la résistance se chauffera au démarrage suivant ; cotte flamme va faciliter l'allumage du brûleur par les temps froids comme une veilleuse.
<Desc/Clms Page number 11>
Les brûleurs qui viennent d'être décrits présen- tent un rendement de combustion très élevé.et une flamme courte de grande densité. Ceci permet de les utiliser plus aisément dans des appareils thermiques dont le foyer est réduit.-