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Les brûleurs destinés à la pulvérisation des combustibles liquidée emploient souvent le procédé dit à pulvérisation mécanique qui consiste à utiliser la pression à laquelle on a préalablement porté le combustible pour donner à celui-ci, dans une capacité spécialement établie pour cela, une grande vitesse de rotation qui, dans un orifice terminal de plus petit diamètre, se combine avec sa vitesse axiale pour donner au jet final une forme conique à génératrice linéaire ou curviligne, de diamère suffisamment croissant pour sous la double action de l'augmentation de circonférence et de la détente, le film liquida éclate en fines goutte- lettes.
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On prouve et constate que, dans les brûleurs utilisant ce principe de pulvérisation, le débit est proportionnel à la racine carrée de la pression à laquelle est porté le combustible si le brûleur est à carac- téristiques constantes, et à circuit unique, c'est à dire so le combus- tible qui arrive dans le dit circuit unique passe en totalité par l'ori- fice de sortie.
Cette variation de débot, proportionnelle à la racine carrée de la pression, ayant été jugée insuffisante il a été conçu un certain nombre de brûeurs, dits débit variable dans lesquels la variation de débit est obtenue par des moyens complémentaires agissant sur les caractéristi- ques de fonctionnement du brûleur. Ces moyens sont généralement': - la variation des sections que traverse le combustible au moment de sa mise en rotation, ou même après.
-11a ponction variable d'une certaine quantité de combustible après sa mise en rotation.
- l'apport à un débit primaire en rotation d'une quantité de combustible secondaire animée ou non, . d'une vitesse de rotation.
Mais quel que soit le procédé adopté pour réaliser la 'variation du débit on ne peut éviter que la conicité du jet qui quitte l'orifice de sortie du brûleur soit variable dans des proportions souvent importantes, et toujours préjudiciables au bon fonctionnement de l'ensemble de combus- tion qui constituent le brûleur et le carter de distribution d'air qui l'entoure ou le complète.
On montre par le calcul, et constate expérimentalement que dans les brûleurs à débit variable, réalisés comme il vient d'être dit, l'angle de divergence du jet pulvérisé est grand aux petits débits, et petit aux gros débits.
On constate aussi que lorsque le jet pulvérisé quitte le brûleur à grande divergence l'action aérodynamique du courant d'air de, combustion sur les particules de combustible est insuffisante pour redresser leur trajectoire. Ces particules traversent alors le dit courant d'air et forment dans le foyer des zones fumeuses mal alimentées en comburant.
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En outre l'énormité de la divergence qui, dans ces brûleurs accompa- gne inéluctablement la réalisation de très petits débits, limite ceux-ci à la valeur pour laquelle, la tension superficielle du liquide n'est pas assez grande pour interdire sa séparation franche de l'orifice de sortie, et l'on peut dire que la limite inférieure du débit est fixée par la limite de la divergence pour laquelle les particules ne "collent" pas à la paroi.
En outre, aux gros débits la diminution de la divergence entraîne un allongement de la flamme qui s'accomde souvent très mal de la forme et des dimensions de la chambre de combustion.
Toutes ces sonidérations montrent bien l'intérêt qu' il y a à sta- biliser la divergence, ou, au moins, à limiter ses variations. '
Pour obtenir une variation étendue des débits, tout en conservant à la divergence une valeur très peu variable on peut concevoir un ensemble constitué par deux brûleurs placés l'un dans l'autre de façon telle que le jet divergent qui quitte le premier vienne rencontrer la buse de sortie, elle même alimentée par ailleurs, par le liquide en rotation provenant de la seconde chambre de rotation (fig. 1, 2, 3) la fig. 2 représentant la coupe par l'axe de la première chambre, la fig. représentant la c@oupe par'l'axe de'la deuxième chambre .
Le débit minimum est réalisé par le brûleur intérieur, et l'augmen- tation du débit est obtenue en ouvrant progressivement l'appareil de réglage du débit du brûleur secondaire .
Cette disposition est exactement inverse de celle parfois adoptée jusqu'à ce jour, et qui consiste à assurer le débit minimum par le brûleur d'aval, c'est à dire faire passe ce débit minimum par un grand orifice, disposition ayant pour conséq@ence inévitable de déterminer aux petits débits, une divergence inacceptable parce que trop grande.
Si, par contre, le débit minimum est obetnu dans l'orifice inté- rieur de petit diamètre, la divergence primaire o a une valeur moins grande, et la diver ence finale ss a une valeur encore plus accep- table parce qu'il est prQuvé que la valeur de tgÓ est égale à celle de tg ss multipliée par un coefficient qui varier dans le mème sens que
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Un brûleur ai nsi réalisé serait déjà une inovation, puisqu' en utili- sant une disposition peu différente de ce qui a été fait, il donnerait un résultat différent : la stabilisation de la divergence, grâce l'in- version des circuits, c'est à dire la réalisation du débit minimum ;par le dispositif arrière, mais il ne permettrait pas de réaliser de très importantes variations de débit pour les motifs suivants :
Au début de l'ouverture du circuit secondaire, l'énergie de rotation de celui-ci est faible du fait que la vitesse dans les voies tangentielles y est faible. Par ailleurs l'énergie de rotation du circuit primaire limitée à celle correspondants au débit minimum est insuffisante pour assurer, presque seule, la rotation de la somme des deux débits. Il se crée alors au début de l'ouverture,,du secondaire une période pendant laquelle la divergence et la vitesse de-sortie du liquide décroissent trop pour que la pulvérisation conserve une valeur suffisante.
Les conditions de bon fonctionnement ne peuvent être atteintes qu' en recou- rant à une disposition complémentaire ayantpour résultat d'augmenter le débit du circuit primaire ainsi que son énergie de relation et sa vitesse résultante de sortie avant de commerncer à utiliser le débit du circuit secondaire.
Et ceci amène à la combinaison faisant l'objet de la présente inven- tion, qui consiste à placer comme précédemment, deux brûleurs l'un dans l'autre, le primaire étant à l'arrière du secondaire, mais en adaoptant pour le primaire non plus une disposition à débit ocnstant, mais une disposition à débit variable appliquant pour effectuer cette variation de débit l'un quelconque des procédés connus :Apport variable de combus- tible animé ou non d'un mouvement de rotation, retour variable d'une partie du combustible ayant traversé les voies tangentielles, variation de la section des voies tangentielles, etc.. eux-mêmes liés ou non à la variation de la pression.
La fig. 4 montre un brûleur dans lequel le secondaire est réalisé par un système à débit constant où A représente les voies tangentielles B la chambre de rotation secondaire, C la buse de sortie et le primaire est réalisé par un ensemble à débit variable appliquant le principe de
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variationde débit par retour d'une partie variable du liquide'en rota- tion; D représentant les voies tangentielles primaires , E la buse primaire, F L'orifice de retour.
La fig. 5 montre un brûleur dans lequel le secondaire est réalisé comme précédemment, mais où le primaire est réalisépar un ensemble à débit variable appliquant le Fincipe de variation de débit par apport en rotation, d'une quantité variable de combustible dans la chambre de rotation unique du primaire, C représentant les voies tangentielles du primaire, H les voies tangentielles du circuit d'apport au primaire.
,La fig. 6 montre un brûleur réalisé comme précédemment, mais dans lesquel l'apport variable de combustible dans la chambre primaire se fait sans rotation'I représentant les voies tangentielles du primaire J repré- sentant un orifice annulaire par lequel arrive l'apport complémentaire au primaire. A noter que cet apport complémentaire au primaire pourrait ausi bien être fait par un orifice central ou des orifices divers au lieu d'un orifice annulaire .
La fige 7 montre un brûleur dans lequel l'apport au primaire est réalisé dans une chabre de rotation séparée de celle du primaire propre- ment dit, K représente la c ham bre de rotation d'apport au primaire, L les voies tangentielles d'apport M la buse dé séparation de la chambre pri- maire et de la chambre d'apport.
La fig. 8 montre un brûleur dans lequel la variation de débit du primaire est obtenue par le procédé consistant à faire varier la section des voies tangentielles n représente les voies tangentielles 0 un obtura- teur découvrant de façon variable les dites voies tangentielles.
La fig. 9 montre un brûleur dans lequel l'apport complémentaire au primaire est réalisé à l'avant du priamire proprement dit; P représente les voies tangentielles du primaire réalisant le débit minimum Q repré- sente les voies tangentielles d'apport complémentaire au primaire R représente la buse finale dans laquelle se mélangent le débit' du primaire proprement dit, et le débit de l'apport complémentaire.
Les fig. 12, 13, 14 représentent une variante d'exécution basée sur le même principe.
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Dans toutes ces dispositions la variation du débit du prima-ire peu{' être obtenue en combinant ou non son procédé de variation cle la pres- sion du combustible.
Dans les brûleurs ainsi réalisés on se t-rouvs donc en présence de 2. gammes de débit, l'une obtenue avec le primaire seul comprise entre le débit minimum et u certain débit moyen, et 1'autre. obtenue par ouverture progressive du secondaire, et c' est l'ensemble de ces deux gammes de débit qui - entre. le débit minimum du primaire et la somme des débits maxima du 'primaire et du secondaire - détermine la variation totale de débit du brûleur combiné.
On peut remarquer que si, par exemple, ie débit minimum du pri- maire est de 100 litres, son débit maximum 316 litreset l'apport du secondaire 684 litres, le débit du brûleur combiné évolue 'entre '100 et .1.000 litres sans que la variation propre à chacun des deux brû- leurs composants dépasse le rapport de 316/100- 3,16 pour le primaire et, 684+316/316=3,16 pour le secondare et cel à pour conséquence fondamentale de ne pas perturber de façon appréciable la qualité de la pulvérisation, comme celà ne manquerait pas d'avoir lieu, si l'on demandait au primaire, réalisant seulement le débit minimum de 100 litres, l'énergier de rotation et la vitesse résultante nécessaire au moment où le secondaire commence à débiter.
Dans chacune de ces gammes de variations relativement faibles du débit, la divergence varier, mais dans les limites très acceptables, d'ailleurs corrigées en grande partie par l'action en stabilisation, rappelée précédemment, rédultant du passage du débit minimum à grande divergence à travers des orifices successifs de diamètre différents r et R.
Il est à remarquer que 1'utilisation de la disposition montrée à la figure 4 a pour autre conséquence de permettre au primaire la réa- lisation de débits peu importants à travers des voietangentielles de section non Microscopiques et cela présente un intérêt tout particu- lier pour la réalisation de brûlcurs à faibles caractéristiques de débits.
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La commande des ouvertures ou des fermetures, successives ou chevauchantes du circuit d'apport ou de retrait primaire- ou celle de l'obturateur des voies primaires - et la commande de l'ouverture du débit secondaire se font avec des appareils de réglage connus indépend dants ou conjugués qui n'entrent pas dans l'objet de la présente inven- tion.
Dans toutes les solutions données précédemment, il a été admis, pour simplifier les explications, que le brûleur secondaire était du type à débit constant, et que la variation totale du débit était réali- sée en 2 gammes.
On peut concevoir' aussi des brûleurs dans lesquels le secondaire à son tour est d'un type à débit variable.
Les figures.10 et 11 montrent en coupe longitudinale et transver- sale par l'axe de la' chambre secondaire, un brûleur dans lequel le primaire est du type à retour, et le secondaire à deux circuits est à débit variable par apport de combustible. S représente les voies'tangos. tielles du primaire T représente l'orifice terminal du primaire U le retour du priamire VL les voies tangentielles du premier circuit secon- daire, et V2 les voies tangentielles du deuxième circuit secondaire.
Avec cette disposition on peut réaliser 1 gamme de débit avec le primaire et 2 dans le secondaire, soit un total de 3 gammes.
On pourrait concevoir un plus grand nombre de circuits dans cha- cun des ensembles primaires et secondaires pour échelonner davantage lesallures de fonctionnement.
Suivant la variante d'exécution, fig. 12, 13. 14, le brûleur primaire est un brûleur du type dit à débit constant simplifiant les fabrications et facilitant lesréglages.
Les brûleur se présente alors comme l'indiquent les fig. 12, 13, minimum
14 sur lesquelles R est le rayon / de l'orifice terminal le rayon minimum de l'orifice du brûleur primaire, # l'angle de divergence à la sortie du primmire et ss l'angle de divergence, définitf
La fig. 13 représentant la coupe par l'axe do la première chambre et la fig. 14 représentant la coupe par l'axe de la deuxième chambre .
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On obtient ainsi un brûleur de combustible liquide à pulvérisa- tion mécanique à très grande variation de débit et à divergence peu variable avec débit minimum réalisé par un brûleur primaire à débit constant alimenté sous pression élevée constante ou progressive, placé en amont ou au centre d'un brûleur secondaire à débit constant 'ou variable dont l'orifice de sortie a un diamètre supérieur à celui de l'orifice terminal du primaire. La gamme des débits les plus élevés étant obtenue par l'apport variable du secondaire.
La pression maxi- mum du secondaire pouvant toutefois être inférieure à celle du primair
En résumé, la présente i,vention est relative à un brûleur de com- bustible liquides, à pulvérisation mécaniquen à très grande variation de débit, àdivergencerpeu variable, caractérisé par le fait que la ou lesgammesde débitslesplus faiblessont obtenues dans .un brûleur primaire lui-même à débit variable en application d'un procédé connu, placé en amont et au centre d'un brûleur secondaire du type à débit constant ou variable, dont l'orifice se sortie a un diamètre supérieur à celui de±l'orifice terminal du primaire, et que la ou les gammes des débits les plus élevés sont obtenus par l'apport variable du débo secondaire en rotation, à l'extérieur,
et de façon qu'il se mélange avec lui, du jet débouchant de l'orifice terminal du primaire, les gammes de débits étant, soit réalisées successivement, soit réalisées de façon à chevaucher l'une sur l'autre par la combinaison, manuelle ou automatique, du réglage de débit du secondaire.