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La présente invention se rapporte, à des dispositifs de mélange de gaz combustibles et comburants alimentant des brûleurs pour la combustion d'hydrocarbures, parmi lesquels, notamment, des brûleurs de combustion partielle d'hydrocarbures gazeux ou gazéifiés pour transformation en hydrocarbures moins saturés.
Plus particulièrement, mais,non exclusivement, l'invention se rapporte à des dispositifs mélangeurs, du type annulaire, dans lesquels les gaz, combustibles ,et comburants, aoheminés séparément, puis mis en contact intime, ferment un mélange homogène qui est ensuite forcé, à travers les canaux ,d'un distributeur de gaz, dans une chambre de combustion..,
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On a déjà proposé pour l'alimentation de brûleurs en gaz comburants et combustibles, des dispositifs consistant en une con- duite annulaire, entourant un noyau central;
un mélange d'hydrocar- bure et d'air primaire est amené dans cette conduite annulaire de telle sorte qu'il y subit un changement de direction et de vitesse, et traverse cet espaoe en un mouvement tourbillonnaire, avant d'être mis en contact aveo l'air secondaire, puis le mélange d'hydrocarbure et d'air primaire, d'une part, et l'air secondaire d'autre part, débouchent dans le brûleur sous forme de couches, séparées, tourbillonnantes (Brevet américain 1,805.066),
Or, dans le cas de combustion partielle d'hydrocarbures pour transformation en acétylène et/ou oléfines, il est nécessaire, pour atteindre un fonctionnement à efficience maximum, que le' mélange, avant entrée dans le distributeur du brûleur, soit de-compo- sition homogène en tout point et s'écoule en un mouvement pratique- ment laminaire.
D'après la présente invention, on réalise ces conditions grecs à un aménagement particulier qui consiste essentiellement à mettre en contact les gaz réactionnels au sommet d'un compartiement annulaire vertical, allant en s'élargissant vers le bas, où il débouche au distributeur cylindrique du mélange gazeux, et entourant un noyau central conique dont la pointe est au centre du distributeur
Pour réaliser les conditions les meilleures concernant l'homogénéité du mélange gazeux réactionnel, l'angle formé par les parois de ce dispositif annulaire doit être compris entre 5 et 10 et être, de préférence, voisin de 7 , et le cylindre virtuel, passant par le sommet de cet angle et parallèle à l'axe du brûler, délimite, sur le distributeur, une section centrale et une section annulaire l'entourant,
ces deux sections ayant des surfaces pratiquement égales.
La nature de la présente invention apparaîtra plus clai- rement par la description d'un brûleur, tel que représenté schéma- tiquement, en coupe verticale, par la figure 1 donnée à titre d'exemple.
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Dans un tel brûleur, la chambre de mélange 1, délimitée par la paroi 2, en acier réfractaire, entoure un nouyau central creux 3, de forme conique, dont la paroi 4 est également en acier réfractaire. L'extrémité de ce noyau aboutit au centre 0 du distributeur 5.
De cette façon, la chambre de mélange 1 consiste en un espace annulaire allant en s'élargissant vers le bas, où il aboutit au distributeur 5, répartissant le mélange gazeux dans la chambre de combustion 6. L'inclinaison des parois 2 et 4 de la chambre de mélange est telle que l'angle formé au sommet de cette chambre est d'environ 7 et que les verticales, abaissées de ce sommet, délimi- . tent sur le distributeur une section annulaire A B entourant une section centrale 0 D, ces deux sections ayant des surfaces prati- quement égales.
Le noyau central 3 et l'espace tronconique 7, à parois en acier réfractaire, qui le surmonte, entourent une conduite axiale 8 d'amenée d'un des /gaz réactionnels. La conduite 9, d'amenée de l'autre gaz réactionnel, débouche dans un compartiment annulaire 10, conduisant à un espace répartiteur 11, dont le bord supérieur 12 est incliné pour assurer une perte de charge uniforme et une répartition homogène du gaz dans cet espace 11, dont la section diminue dans le sens d'écoulement du fluide gazeux.
L'espace répartiteur 11 et la chambre de mélange 1 sont réunis par la zone annulaire 13, à faible section, de mise en contact des deux réactifs gazeux, la paroi 4 du noyau central étant pourvue de plusieurs couronnes de perforations 14 pour l'injection, perpendiculairement au sens d'écoulement du gaz provenant de, l'espace 10 du fluide amené par la conduite 8 et passant dans le noyau central 3 et l'espace 7. Ces espaces 11, 13 et 1 forment donc une tuyère convergente-divergente, du type Venturi, de forme annulaire.
Ce dispositif de mélange et de répartition, suivant l'invention, de gaz alimentant des brûleurs pour la oombustion . d'hydrocarbures, fonctionne de la façon suivante.
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Un des deux gaz, par exemple le combustible, est introduit par la conduite 9, s'élève dans l'espace annulaire 10 et débouche dans la zone de répartition 11, où, du fait de la diminution progressive de section, il acquiert une énergie cinétique croissante, tandis que sa pression diminue. L'autre réactif gazeux, o'est-à-dire l'oxygène, amené par la conduite 8, circule successivement dans l'espace annulaire 3 et débouche, par les ouvertures 14, dans la section rétreinte de la tuyère où il est injecté, perpendiculairement au sens d'écoulement du combustible, en donnant un mélange turbulent.
Ce dernier passe ensuite dans le mélangeur 1, constituant la partie divergente de la tuyère, où il se dirige vers le distributeur 5 en un mouvement pratiquement laminaire, sans effet dynamique préférentiel de l'un ou de l'autre des réactifs gazeux.
En réalisant ainsi, suivant la présente invention, une uniformité parfaite de la teneur en oxygène en tous points de l'extrémité de la chambre de mélange ainsi qu'une égalisation du débit dans chaque canal du distributeur, on atteint un meilleur rendement en hydrocarbure non-saturé, notamment en acétylène dans le cas de brûleur de combustion partielle. On évite également les retours de flamme de la chambre de combustion 6 au compartiment mélangeur 1 et les effets d'un retour de flamme éventuel sont fortement attenués par l'action de réfrigération exercée par l'extrémité inférieure du noyau conique 3.
La figure II représente un autre dispositif d'application du procédé suivant l'invention où les deux réactifs gazeux sont mis en contact, par oourants non plus perpendiculaires, mais opposés.
La conduite 9, d'amenée du gaz combustible, débouche dans le compartiment annulaire 10, relié au compartiment répartiteur 15, comportant plusieurs couronnes d'orifices 16, disposés en quinconce par rapport aux orifices 14 de distibution de l' oxygène.
Les deux réactifs gazeux pénètront ainsi, en contrecourants, au sommet du compartiment mélangeur 1, annulaire et divergent, de conception analogue à celui de la figure I, et
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s'écoulent, sous forme de mélange pratiquement laminaire, vers le distributeur répartissant ce mélange dans la chambre decombustion.
REVENDICATIONS 1) Dispositif mélangeur, du type annulaire, pour le mélange de gaz combustibles et comburants alimentant des brûleurs pour la combustion d'hydrocarbures, ce mélange étant forcé à travers un distributeur avant entrée dans la chambre de combustion, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il consiste en un compar- timent annulaire étroit, pour la mise en contact avec mouvement turbulent des gaz combustibles et comburants, et en un comparti- ment annulaire de mélange, allant en s'élargissant vers le bas, reliant le compartiment de mise en contact au distributeur,.et entourant un noyau central conique don-t la pointe est au centre du distributeur.