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" Brûleur à pot pour combustibles liquides."
La présente invention est relative aux brû leurs à pot vaporiseurs pour combustibles liquides.
Elle a pour but de fournir : - un pot de brûleur à vaporisation, pour combusti- bles hydrocarbures, fonctionnant avec un rendement maximum ; - un pot de brûleur perfectionné, dont le fonctionne- ment est plus silencieux et plus stable que celui des pots de brûleurs classiques ; - un pot de brûleur fonctionnant efficacement avec des mélanges catalytiques d'hydrocarbures et qui
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réduit la tendance de ces combtibles au cracking et à produire de grandes quantités de carbone li- bre ; - un pot de brûleur capable d fonctionner dans une large gamme de capacités sans produire des quanti- tés importantes de carbone libre ; - un procédé perfectionné pour brûler des hydrocar- bures liquidas dans un brûleur du type à pot;
dos moyens et un procédé perfectionnés pour chauf fer un mélange riche d'hydrocarbure vaporisé et d'air, préalablement à la combustion du mélange final; - des moyens perfectionnés pour vaporiser l'hydro- carbure liquide dans un brûleur du type à pot, sans cracking ; - un fond de pot perfectionné pour brûleur à hydro- carbures liquides, du type à pot; - un dispositif diffuseur d'air perfectionné pour un brûleur du type à pot; - des dispositifs déflecteurs perfectionnés pour des brûleurs d'hydrocarbures du type à pot, - des moyens d'allumage et d'alimentation en air perfectionnés pour 1'amorçage de la combustion dans un brûleur à combustible liquide, du type à pot;
- un brûleur produisant une flamme de hauteur rela- tivement faible par rapport à celle des brûleurs à pot antérieurs de mêmes dimensions, ce qui per- met d'utiliser un appareil de chauffage ou élé- ment de fourneau d'encombrement vertical - - -
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considérablement réduit; - un diffuseur d'air perfectionné pour brûleurs à pot - des moyens d'alimentation en air secondaire pour brûleurs du type à pot; - un pot composite ne comportant qu'une quantité relativemetn faible de matériau résistant à la chaleur utilisé seulement quand les conditions thermiques en rendent l'utilisation avantageuse.
La présente invention qui vise des perfection- nements et des développements relatifs à l'inven- tion objet de la demande de braet des Etats-Unis déposée le 8 Novembre 1955, sous le N 545. 594, est représentée, plus ou moins schémtiquemetn aux des- sins annexés, dans lesquels : - lu figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe axiale, d'un pot de brûleur perfectionné suivant l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale de l'en- semble do la figure 1, par la line 2-2 de cette figure, et observée dans le sens des flèches;
- la figure 3 est une coupe axiale d'une variante de réalisation du brûleur de l'invention, avec certaines parties représentées en élévation, la coupe étant faite suivant la ligne 3-3 de la fi- gure 4.
- la figure 4 est une vue cn plan partielle de la structure de la figure 3; - la figure 5 est un? coupe axiale, à plus grande échelle, du pot dela figure 3 ; - la figure 6 est un plan, vu par dessus, de la
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partie inférieure da la structure de la figure 5; - la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue de profil d la structure do le. figure 6, avec arrachement de certaines parties; - la figure 9 est une coupe suivant la linge 9-9 de la figure 6; - la figure 10 est une coupe axiale, avec certaines parties représentées de profil, d'une autre va- riante du brûleur suivant l'invention; - la figure 11 est une coupe partielle radiale, d'une variante d'un détail du pot de brûleur sui- vent l'invention;
- la figure la est une représentation schématique du processus de combustion dans la région de la structure de diffuseur d'air de la figure 13 ; - la figure 13 est une coupe partielle radiale d'une autre variante du pot de brûleur suivant l'invention; - la figure 14 est une coupe axiale d'une structure de diffuseur d'air utilisée dans le pot de la fi- gure 13; - et la figure 15 est une coupe axiale partielle qui montre une variante de construction de la pa- roi latérale du. pot de brûleur suivant l'invention.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments ou les éléments qui se correspondent ont été désignés par les mômes références numériques.
Dans l'exemple représenté, d'une manière
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générale par les dernières, et tout d'abord par la figure 1, le dispositif suivant l'invention com- prend une enveloppe ou corps d'appareil de chauffa- ge 1 dans lequel est monte un pot de brûleur 2 Ce- lui-ci peut reposer, par son extrémité supérieure, sur une cloison annulaire 3. La partie supérieure de l'enveloppe est soumise à un tirage. Dans cer- tains cas, ur. ventilateur ou autre source de pres- sion d'air peut être utilisé pour refouler de l'air dans l'intérieur du corps 1. Une tubulure d'arrivée de combustible 4 est fixée à la partie inférieure du pot. Bien entendu, des moyens de réglage conve- nables de l'arrivée du combustible (non représentés) doivent être associés à la tubulure d'entrée de combustible4 pour débiter un hydrocarbure liquide dans le pot.
La paroi latérale du pot da brûleur 2 présente plusieurs rangées ou étapes d'orifices d'entrée d'air 5,6, 7, 8, 9 et 10 pour admettre de l'air primaire et de l'air secondaire à l'intérieur du pét de brûleur. La rangée d'orifices d'admission d'air 9 située imédiatemet au-dessous de la ran- [se supérieure extrême, peut être orientée vers l'intérieur et vers le haut comme on le voit sur la figure 1.Les orifices de la rangée inférieure extr-- me 5, sont de préférence, dirigés vers lebas et plus ou moins tangentiellement.
Les orifices de la rangée inférieure 5 sont orientés de telle façon que l'air issu de ces orifices soit dirigé de haut en bas, versle fond du pet, suivant des
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trajectoires tançant!elles par rapport à l'axe ver- tical du pot. Pour la combustion vive, les orifices 5,6, 7 et 8 fournissent l'air primaire, et les orifices 9 et 10 l'air secondaire.
On remarquera que, dans le mode de réalisation de la figure 1, le fond du pot 11 est légèrement bombé vars le haut, de sorto que la combustible liquide débité par la tubulure 4 s'écoule tout d'a- bord autour du bord extérieur du fond du pot, en 12. Dans le mode de réalisation représenté, la par- tie extérieure du fond du pot est relativement pla- te, tandis que la partie centrale du fond est bom- bée vers le haut. En fait, cette disposition cons- titue une rigole circulaire qui reçoit le combus- tible au voisinage immédiat de la paroi latérale du pot. Ainsi, le combustible admis dans cette ri- gole est chauffédans une mesure appréciable par la chaleur conduite vers le bas par la paroi laté rale du pot 2, lorsque la combustion a lieu à la partie supérieure du pot et au-dessus de cette par- tie.
La structure du diffuseur d'air décrite ci- dessous transmet également de la chaleur à la ri- gole
Suivant l'invention, un ensemble tubulaire dif- fuseur d'air désigné par la référence générale 13 est monté au centre du pot. Cet ensemble comprend un tube d'admission d'air intérieur 14 encastré dans le fond du pot et communiquant avec un compartiment d'air situé au-dessous de ce fond. Le tube 14 est étroitement engagé dans une collerette 14a rabattue
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vers le bas, qui entoure une ouverture centrale mé- nagée dans la partie bombée vers le haut du fond du pot. Le tube 14 peut être soudé sur la collerette 14a La fonction essentielle du diffuseur d'air, comme il apparaîtra plus loin, est de chauffer le mélange riche combustible qui s'élève dans le pot.
L'ensemble 13 comporte un tube extérieur ou ronchon diffuseur d'air 15 qui entoure le tube in- térieur 14 de menièe à former avec celui-ci une chambre d'air Le tube extérieur 15 peut être main- tenu dans la position représentée par fixation sur un siéent do cloison supérieur 16 qui présente un épaulemetn 15a reposant sur le bord supérieur du tub 14 à un niveau adjacent à la partie supérieure du pot de brûleur. La cloison 16 est munie d'une série d'orifices 16a qui permettent à l'air de pas- sor dans la chambre comprise entre les tubes 14 et 15. Les orifices 16a ont des dimensions propres à maintenir l'air dans le manchon diffuseur 15 à une pression relativement basse.
Un élément inférieur 17 forint déflecteur peut ôtre fixé à 1a partie inférieure du tube 15. Ce déflecteur 17 peut compor- ter uns partie extérieure 18 dirigée vers le haut ot une partie inférieure 19 qui forme, entre le tu- be intérieur 14 et la tube extérieur 15, une cloi- son qui isol- la chambre annulaire comprise entre ces deux tubes, par rapport au fond du pot.
La cloison 16 comprend une partie 16b s'éten- dant vers le haut à partir de l'épaulement 19a Cette partie 16 présente un certain nombre
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d'orifices 20 répartis cironférenteillemetn de sorte que l'air traversant le tube 14 de bas en haut peut passer extérieurement dans le comparti- ment comprisentre la partie 16b et le tube15. Un chapeau 21 estmonté sur l'extrémitésupérieure de la partie 16b, et il comprend une partie marginale extérieure inclinée vers le haut, comme indiqué en 22 et qui surplombe la bord supérieur du tube 16.
Il est à noter que le bord supérieur du tube 15 est incliné d'un-; manière analogue et espacé du bord.
32 de manière à définer un passade d'air 23 s'éten- dant cironcftillemet et dirigé vers le haut et vers l'extérieur. le manchon diffuseur 15 est pourvu de plusieurs rangées de couronnes espacées verticalement, d'ori- fices 24, qui permettent à l'air de passer du com- partiment situé à l'intérieur du manchon 15 et au- dessous de la cloison 16, à l'intérieur du pot, à uyne pression relativement basse. La partie supérieu- re du machon 15, au-dessus do la cloison 16, pré- sante plusieurs rangées rapprochées d'orifices d'air 25. En cours de fonctionnement du brûleur, l'air s'écoule vers le haut à travers le tube central 14, puis, vers l'extérieur, à une pression relativement élevée, à travers les orifices d'air 25.
Une partie de cet air s'écoule vers le bas dans la chambre do détente comprise entre le tube intérieur 14 et le tube extérieur 15, et d'où il passe à l'extérieur, à une pression relativement plus faible, à travers les orifices 24. En pratique, les pièces ot les
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orifices sont proportionnés de telle façon que l'air admis à travers la paroi latérale du pot, à haute pression, par les orifices d'entrée d'air 5,6, 7, 8 et 9, et l'ir admis vers l'extérieur, à travers les orifices d'air 25, soient à la môme pression.
En pratique également, l'air à haute pression provenant des orifices 5,6, 7, et 8 se mélange à l'hydrocarbure vaporisé pour produire un mélange primaire. Comme décrit plus loin, l'air à basse pression provenant dos orifices 24 maintient une combustion loesliée qui pour effet d'échauffer le mxlange ascendant. L'ir à rande pression pro- venant des orifices 9 et 10 constitue l'air secon- dair destiné à produire le mélange combustible final. Enfin, l'air à grande pression provenant du ,manchon diffuseur, au-dessus de la cloison 16, sert à compléter et à nettoyer la combustion.
En prati- que, les jets à basse prsssion ainsi admis fournis- sent un débit d'ir suffisant pour une combustion strictement localisée représentée schématiquement par la figure 12 et décrite ci-après de façon plus détaillée. Ainsi, tandis que l'air primaire admis par les orifices 5,6, 7 et 8, s'intègre dans un mélange riche d'air et de combustible vaporisé, les jets à basse pression admis à travers les orifices 24 entretiennent des peintes de flamme localisées qui sont réparties sur la surface eu manchon dif- fuseur d'air extérieur 15, et servent à chauffer le mélange riche à mesure qu'il s'élève dans le pot, ce chauffage ayant en pratique un effet
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catalytiçue,
Un déflecteur tronconique renversé 26, est supporté, dans 1'exemple représenta par des rivets 27 fixés à la paroi du pot Ce déflecteur 26 pré- sente une ouverture centrale 28 à travers laquelle s'étend l'ensemble du diffuseur d'air, Le défloc tour 26, tel que reprsenté, a son rebord inférieur sensiblement au niveau de la troisième rangée d'o- @ rifisous d'entrée d'air 7. Des rivets 27a peuvent êtro utilisés pour supporter un anneau pilote infé- rieur, si cela est désirable.
Un autre élément déflecteur 29 relativement petit, peut être fixé au tube extérieur 15 à un ni- veau supérieur à celui du déflecteur 86 et inférieur à celui dû la ragoée d'orifices 9. En fait, les dé- flectaurs 17, 26 et 29 sont interposés entre la combustion qui s'effectue aux orifices d'air secon- daire 9 et au-dessus de ceux-ci, d'une part, et le combustible liquide admis dans la rigole circonfé- rontielle 12, d'autre part.
Ce combustible liquide est ainsi protégé contre le rayonnoment calorifi- que direct do la flamme, par les déflecteurs repré sentés à la figure 1, ou, par une autre structure convenable analogue telle que représentée, par exemple, pr les figures 3 et 5. En d'autres termes, l'hydrocarbure liquide contenu dans la rigole 12 ne "voit" pas la flamme Bien entendu, on peut modifier l'agencement des écrans ou déflecteurs et le mode de construction représenté de ces écrans, n'est nulle- ment essentiel.
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Les figures 3 et suivîtes représentent une variante do réalisation du brûleure et du pot, sui- vant l'invention, dont l'agencement général at le fonctionnement sont les nomes que dans l'exemple des figures 1 et 2. Comme représenté sur les figu- res 3, 4 et 5, dans cette variante, d brûleur com- ports un:; chamise extérieure 30 dans laquelle est convenablement supporté un pot de brûleur à paroi latérale 32 et à fond 33 présentant une partie in- térieur 34 bombée vers le haut et prolongée en son centre par un tube d'air vertical axial 35.
Il est clair que, comme dans le mode de réalisation dos figures 1 et 2, cette structure de pot définit une rigole circonférentielle 36 adjacente à sa pa roi latérale. la tubulure d'arrivée de combustible 37 débite le combustible dans la rigole 36, 1^.quel- la est alignée avec uns cavité indiquée par la ré- férance générale 38, qui constitue une dépression locale de la rigole circonférentielle 36.
A un ni- veau situé au-dessus du puisard 38 débouche une tu- bulrur d'admission d'air d'amorçage 3± qui commu- nique avec l'espace compris ntrc l'enveloppe exté- riourc ou chemise 30 et la paroi latérale 32 du pot. 40 désigne dans son ensemble un dispositif d'a morcage qui comporte un tube incliné 41 qui traverse une ouverture appropriée dans l paroi latérale du pot, et dont 1'extrémité ntérieure 41a surplombe la dépression 38 ou un prolongement latéral de celle-ci, comme il sera expliqué plus loin. On voit en 41b un orificc d'entrée d'air.
Dans la structure représentée par exemple par ls figures 5 à 9, 10
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raccord d'arrivée de combustible 37 est aligné avec la partie la. plus profonde 38 du puisard. Ainsi, lc raccord s'étend en fait au-dessous du niveau normal du fond ou surface inférieure 36 de la rigo- le cironférontiele Cette disposition, conjointe- ment à la configuration de 1a rigola elle-même et à 1a forme du fond bombé vers 1e haut, assure une pénétration d'un volume réduit au minimum de com- bustible liquide dans le fond du pot, si, par exem- ple, 1- flamme vient à s'éteindre.
Les commandes normales prévues interrompent l'alimentation en combustible liquide si le niveau de combustible dans le pot atteint l'extrémité supérieure du rac- cord d'entrée 37. Cette disposition ne permet la présence dans le fond du pot que d'un volume maxi- mum relativement faible de combustible liquide. La tubulure d'amorçage 39 est située immédiatement au- dessus de la partie ou dépression 38. Le passage d'entrée d'air ainsi formé a une position et des dimensions propres à assurer son fonctionnement au- tomatique sans qu'il soit nécessaire de prévoir ni organe d'interruption, ni aucun moyen de commande.
Il fournit un jet d'air d'amorçage directement au- dessus de la dépression du fond 38, dans laquelle le combustible liquide s'écoule à travers le rac- cord 37 Pendant le phase d'amorçage, la combustion a lieu immédiateme au-dessus de la surface du com- bustible dans la cavité 38, ce qui assure une vapo- risa ion initiale rapide. le rapport sntre les débits d'entrée d'air et d'hydrocarbure vaporisé
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devient favorable pour un phase de non-combustion, lorsque le volume d combustible liquide augmente.
En d'autres tarmes, lors de la période d'amorçage initial, l'air fourni par la tubulure 39 est de 1'air secondaire, 1'air primaire étant fourni par 1'intermédiar de 1'emsuemble d'amorgane 40 qui s'étend au-dessus du prolongement latéral 38b peu profond. Les détails de cette alimentation en air primaire pour l'ensemble d'écorçage ne sont pas re- présentés, µtint donne que cet ensbmel na fait pas parti..; de la présente invention. Par suite de la pulvérisation rapide d'un volume croissant d'hydro- carburs, l'air délivé par le tube 39 devient de l'air primaire et s'intègre simplemet au mélange riche.
En combustion vivo, cet air ne représente qu'une petite fraction de l'alimentation en air prinaire et la combustion ne continue pas au voisi- nage de la cavité ou dépression 38, ni imédiate- ment au-dessus de cellc-ci Au contraire, le mélan ge riche s'élève dans le pot et ne s'enflamme pas, lors de la phase de combustion vivo, tant qu'il ne reçoit pas son air secondaire à travers des orifi- ces tels que 47 ou 47a
Dans le pot proprementdit, comme représenté à une échelle légèrement agrandie par la figure 5, on remarquera que la paroi latérale 32 du pot, est ;:
unie d'une rangée inférieure d'orifices d'entrée d'air primaire 42 qui peuvent être avantageusement orientas vers le bas et quelque peu obliques par rapport à la direction radiale, de façon à inprimer
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un mouvement de giration à l'air issu de ces ori- fices. 43 désigne des rangées additionnelles d'ori- fices d'entrée d'air primaire répartis autour de la paroi latérale du pot, ces rangées étant à des distances différentes des extrémités de ce dernier.
Dans l'exemple représenté, la paroi latérale 32 du pot se termine par une lèvre circonférentielle 32a.
La partie supérieure du pot, désignée par la réfé- rence générale 44, peut être soudée ou fixée d'une . autre manière à cette lèvre comme indiqué en 45.
Cette séparation est avantageuse étant donné que la bande ou couronne 44 soumise à un échauffcemnt maximum peut alors être en acier inoxydable ou en un autre métal approprié résistant à la chaleur.
L'air est adnis à travers les orifices 46 dans l'espace situé autour de la paroi latérale 32 du pot, et au-dessous de la livre 32a Il en résulte un courant ou nappe d'air de direction générale verticale.
En se reportant par exemple à la figure 5, on 'Voit que la paroi latérale 32 du pot est fixée au fond 33 et constitue, au point de vue conduction thermique, un ensemble homogène. Le pot est com- plété par un élément extérieur ocouronne 44 soudé, ou fixé à demeure d'autre manière, à la paroi laté- rale du pot, comme indiqué en 45. Les orifices 46 débitent de l'air vers 1'intérieur, contre la partie extérieure supérieure de la paroi latérale du pot 32. En fait, on ménage ainsi uns chambre de détente et les jets d'air viennent frapper la paroi du pot
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ce qui a pour effet de faire passer vers le haut au.-dessous des orifices d'air secondaire 47, de l'air animé d'une vitesse réduite. Cet air à faible vitesse est fourni à la base des jets qui sortent des orifices 47 ou 47a.
On coriprendra que ces ori- fices d'arrivée d'air secondaire peuvent être in-
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clin6s vers 1* haut jar. une déformation du métal co'Tno indiqua en 47, ou t tre obtenus par simple yoin;,;o,.nt:.[c du métal coe')3 indiqué en 47a. Il doit 3tr& entendu qu'ils peuvent être tous conne montré en 47, ou obtenus par poinçonnage porpendiculairo- nent à la paroi 44, cor#r=ce représenté en 47a. L'es- sentiel est que, quelle que soit la manière dont lees jets d'ir secondaire sont dirigés, le déplace-
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Kent vers 1 c hut, à vitesse r--lativr--ent lente, de l'air q>1 pénètre à travers les orifices 46, sta- biH.F>0 le fl3.mr;13 3n évitant toute vibration ou flottement.
Une alimentation d'air à petite vitesse jn P1rIl,anenc; :tt3nont inf3riour3 à la vitesse do Propagatier 11,; la flamme, est ainsi obtenue, et la falmem provenant des jets d'air secondaire brûle direct scient centre la surface de la couronne 44, Le front de flambe est ainsi stationnaire et situé sur la paroi latérale du pot dans la discontinuité
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fcnée entre la lèvre 32a et la couronne extérieure supérieure 44 du pot.
Autour du tube 35 du diffuseur est monté le manchon diffuseur proprement dit 48. Celui-ci cn- tour; extérieurement le manchon 35, en ménageant un espace fermé, par exemple par un fond - - - -
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inférieur 49 Le manchon 48 est muni d'une série d'orifices de sortis d'air 50 à travers lesquels l'air pénètre à l'intérieur du pot dans le, mélange d'ir primaire et de combustible vaporisé. La cloi- on supérieure 51 centre et supporte l'extrémité supérieure du manchon-diffuseur 48 et repose de fa- çon amovible sur le bord supérieur du tuyau 35.
Ceete cloison est munie d'ouvertures appropriées, comme indiqué en 52 pour permettre à l'air de s'é- couler vers le haut et vers l'extérieur à partir de l'extrémité supérieure du tube 35. Le manchon-diffu seur 48 présente un fond supérieur 53, qui définit un chambre d'insufflation X au-dessus de la cloi- son 51. L'ouverture 52 a une dimension telle que l'air contenu dc.ns 1a chambre d'insufflation soit schsiblement à la môme pression que l'air débité dans l'espace compris antre l'enveloppe extérieure
30 de le figure 3 ct la paroi latérale 32 du pot.
Cependant, la cloison 51 est munie d'ouvertures telles que 54 qui maintiennent l'air dans l'espace compris entre le tube 35 et le manchon 48, et au- dessous de la cloison 51, à une pression légèrement inférieure. Ainsi, l'air qui s'échappe à travers les orifices 50, est à une pression inférieure à celle ..- de l'air issu des orifices d'entrée d'air primaire 42 et 43, et à une pression inférieure à celle de l'air qui sortà l'extérieur à travers le fond 53, par des ouvertures telles que 55 et 56.
Ainsi, comme dans la structure correspondante de le figure 1, de l'ir à une pression relativement élevée, s'écoule
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hors de la chambre d'insufflation X, vers la haut et vers l'extérieur, dans le nélange asccndant, ou dans la zone da combustion déjà établie, tandis que do l'air à base pression est admis à travers le ronchon diffuseur 48. Cet air à basse pression en- tretien les pointes de flammes localisées, comme roprésenté schématiquement sur la figure 12, assure un échauffement du mélange ascendant et exerce un effet catalytique sur celui-ci.
En ce qui concerne 1'alimentation en air de combustion, on a représentéà la figure 3, un mo- teur 60 qui entraîne en rotation un ventilateur exial 61. L'ensemble du ventilateur peut être mon- té dans un socle approprié 62 fixé de façon amovi- ble, par exemple comme indiqué en 63, au fond 64 de la pexoi extérieure 30 du corps de brûleur. Un déflecteur ou écran cylindrique est prévu en 65 et l'air est projeté contre cet écran par le vnti- lateur 61.
L'écran 65 peut être monté par exemple sur des équerres ou supports appropriés 66 qui laissent subsister un espace libre inférieur 67 à travers lequel l'air, après réduction de sa vitesse par l'écran ou déflecteur cylindrique 65 peut s'é couler dans l'espace compris antre le manchon exté- rieur 30 et 1a paroi latérale #2 du pot. Dans la me- sure où cet air est entraîné en hélice par l'effet accélérateur, il augmente la. tendance à une ?limon- tation obliqua à travers les orifices d'entrée 42 de qui provoque une rotation on hélice de l'air amenédans le. partie inférieure du pot. Les orifices
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42 sont représentés, par exemple, à la figure 5.
Au-dessus du ventilateur cst dispose un déflecteur horizontal 70, pratiquement plan, qui peut Atre supporta par plusieurs équerres 71, de direction
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générale r-'.ciale, qui écartent le déflecteur 70 à la plaque supérieure 72 et de son orifice d'entrée d'air axial 73.
Ainsi, une partie de l'air soufflé par le ventilateur est dirige vers l'intérieur par les équerres ou supports 71 et traverse do bas en
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hw.ut l'antré'3 d'-.:.r 73 d'ou il p3nè"ir3'dns le tube 35. ::-:is, 1#s supports 71 "brisant" l'j r.10uv::'::3nt en hlliee de l'ii= et 1<.s pl".au.:s d6flGctric2s 70 et 7 Cf1pôch-.nt tout i:2'..'Ct cirect av l'-=lir sur lE: partie bombée 34 du fond ou contre If. paroi ir.fe- rieure du pot, i::p-- c qui pourr-:it provoquer un r0frcidisseLnt ind3slrtl du fond du pot. La plaque supérieure 72 est représentée munie d'un
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prolongeront tubulaire supérieur 72e qui 6vite que 1'#ir Ill.> lèche le fond du pot.
On comprendra qu'on peut pr:::.tiquCrlGIIt prévoir à l'intérieur du pot une grande variété d'ensembles de déflacteurs ou écrans. Dans la mode de réalisa- tion des figures 1 et 2, on utilise doux déflecteurs qui s'étendent vers l'extérieur à prtir du manchon- diffuseur 15, ct un seul déflecteur est prévu, com- me indiqué en 26, vers l'intérieur à partir de la paroi latérale du pot, ces déflecteurs étant dis- posés à des niveaux différents.
Dans le mode de éa lisation de 1a figure 5, il n'est prévu quc deux
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déflecteurs, à svor un 8.plect1r 75 incliné vers
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le haut et vers l'extérieur, sur la paroi 48 du diffuseur, et un déflecteur conique 76 s'étendant vers le bas et vers l'intérieur, représenté monté sur des goujons ou des rivets 77 sur la paroi laté- rale du pote Pour assuror sa résistance mécanique et sa stabilité, le déflecteur 76 est muni de gor- ges ou de nervures circuférentielles comme indiqué en 78.
Sur la figure 13, on voit en 76a un déflec- tour muni de deux nervures 78a L'anneau 76 peut être d'une seule pièce ou fractionné en: plusieurs parties qui se chevauchent. S'il y a licu, en par- ticulier dans des brûleurs de grande dimension, on peut prévoir du moins doux nervures de refeonement cojnveno-convexes 78. Dans le iode de réalisation de la figure 5, les déflecteurs 75 et 76 sont au même niveau à titre d'indication de la grande variété de formes et do dispositions admissible pour les dé- flectoeurs ou écrans. Cependant, ces déflecteurs assurent la même fonction générale que ceux de la figure 1, à savoir qu'ils s'interposent partielle- mant ou largement entre 1a flamme et le combustible contenu dans la rigole 36 et dans la cavité 38, auquel ils "cachent" la zone de combustion.
Ainsi, la combustible liquide est vaporisé moins par la chaleur rayonnante que par conduction de chaleur vers le bas par la paroi latérale du pot ou par la structure du diffuseur d'air. Cela ne veut pas dire qu'aucune chaleur rayonnante ne peut atteindre di- recternt le combustible liquide. Mais c' est un avantage appréiable de pouvoir limiter, sinon
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d'empêcher, l'action de la chaleur rayonnante sur le combustible liquide pour éviter son cracking.
La figure 10 représente une structure de pot légèrement différente, dans laquelle un manchon extérieur 100 définit, avec sa paroi inférieure ou fond 101, un espace dans lequel est disposé un dé- flecteur intermédiaire de forme générale cylindri- que 102. Le pot du brûleur indiqua par la référence générale 103 est espace ijntérieuremetn du déflec- teur 102 et comporte un conduit d'air central 104.
Etant donné que les détails des structures du pot, du conduit 104 et du diffuseur ont été représentés, par exemple eux figures 3, 4 et 5, ils ne seront pas décrits à nouveau à propos de la figure 10, étant bien entendu que le pot 103 et le conduit 104 sont de préférence munis d'entrées d'air et de moyens de diffusion d'air, du type général décrit à propos de la figure 5. La paroi latérale ou enve- loppe 100 est perforée de manière à recevoir une conduite 105. Un ensemble comportant un moteur et un ventilateur, non représenta, dirige l'air vers l'intérieur contre l'une des faces du déflecteur cylindrique 102.
L'air se déplace de haut en bas dans les directions des flèches autour du défloc teur 102 et il s'écoule finalement de bas en haut à travers l'orifice central d'entrée d'air 107 du déflecteur inférieur 106. Une partie de cet air s'écoule directement (le bas en haut dans le conduit 104 du diffuseur, et le reste s'écoule de bas en haut autour du pot 103. Tout impact direct contre le
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fond du pot est empêché par le déflecteur intermé- diaire transversal 110 pourvu d'une . ouverture cen trale 111.
Etant donné que le déflecteur 110 se termine, à son bord extérieur, légèrement à l'int- rieur du déflecteur cylindrique 102, l'air peut ainsi s'écouler vers le haut autour du bord exté rieur du déflecteur 110, puis à travers l'ouverture centrale 111 de celui-ci.
Si on le désire, on peut prévoir des supports radiaux 112 entre la plaque de fond 101 et le déflecteur horizontal 106, Ainsi, à la l'ivre 10, l' air, au lieu d'être dirigé vers le haut par le ventilateur le long de 1'ae du pot, est dirigélatéralement, mais il est d'vié de tcllo manière qu'il ne produit aucun échauffement local de la paroi latérale du pot ni du fond de celui-ci et, par conséquent, aucune différenciation de pres- si.on antre l'air dirigé vers le haut autour de la paroi latérale 103 du pot et celui qui se dirige vers le haut à travers le conduit 104 du diffuseur.
comme représenté clairement à la figure 10, le dé- flectour horizontal 110 est disposé à une certaine distance au-dessous du fond du pot, et l'air souf- lfé par le ventilateur ne produit pas Un refroidis- sement du fond du pot suffisant pour provoquer une stagnation ou empêcher une vaporisation convenable et uniforme du combustible liquide. Des moyens ap- propriés tels qu'une nervure circonférentielle 110a sont prévus pour empêcher tout échappement d'air entre la d'fflemcteur et le fond du pot.
On comprendra qu'on peut apporter des
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modifications diverses aux dimensions, à la forme, au nombre et à la disposition des organes. Bien que plusieurs modes de réalisation de l'invention capa- bles d fonctionner correctement, aient été décrits et représentés, on comprendra également que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemple représentés schématiquemet Par exemple, les détails de l'ad- mission tnt de l'air primaire que de l'air secon- daire, peuvent varier dans une laree mesure ainsi que la forme du pot ou son mode de construction.
Ainsi, la figure 11 montre une variante de construc- tion du bord supérieur du pot. On a vu, par exemple à la figure 5, que la paroi latérale 32 du pot se temine par une lèvre supérieure circonférentielle 32a et qu'un élément compléentire distinct 44, par exemple en métal résistant à la chaleur, peut être fixé à la paroi latérale du pot 32 légèrement au-dessous de la lèvre 32a. A la figure 11, au con- traire, la paroi latérale 132 du pot est repoussée extérieurement, comme indiqué en 133, et injtérieu- rement comme indiqué en 134.
Elle se termine par une partie cylindrique 135 et une bride extérieure 136. Une bague indiquée par la référence générais 137, est enaée contre l'épaulement continu 133a formé sur la paroi latérale du pot Cette bague présente un manchon supérieur- 37a en fce des ori- fices d'entrée d'air 133b. Ainsi, de l'air est diri- gé de bas en hut vers la partie repoussée extérieu- rement 134. La paroi supérieure de la nervure inté rioure 134 est munie d'une série d'orifices d'entrée
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d'air secondaire 134a.
La bague 137 comporte, en outre, uns partie inférieure 137b avec un rebord intérieur 137c sur lequel un anneau déflecteur ap- proprié 137d peut être monté.
Dans le pot de la figure 13, la forme du fond est seniblement la mène. que celle du pot de la fi- gure 5. Le fond comprend, par exemple, la partie bombée 200 dont la fonrg définit une rigolo circon- férentielle 201 qui comporte une cavité locale 202 alignée avec le raccord d'entrée de combustibles 203. Un conduit distributeur d'air 205 s'étend vers le haut à partir du centre de la partie bombée 200.
Pour envoyer l'air d'morcage vers le bas en direc- tion de la cavité ou dépression 202, il est prévu un élément directeur 206, en tôle, disposé devant une ouverture 207 prévue dans la paroi latérale du pot, ot soudé, comme indique en 308k à la surface intérieure de cette paroi. Par ailleurs, au lieu des goujons ou rivets 77 de la figure 5, on repousse de préférence lorsqu'on roule la tôle destinée à former la paroi latérale du pot, une nervure circon- férentielle intérieure 209.
On a également constaté qu'il était avantageux d'utiliser un élément supé- rieur de pot 210 muni d'ouvertures convenables pour 1'acmissin d'air secondaire, comme indiqué en 211, cet élément supérieur pouvant être roulé, de façon à l'agrafer sur leprolongement supérieur 212 de la paroi latérale du pot (figure 13).
Dans le mode de réalisation des figures 13 à 15 inclus, l'ensemble du diffuseur d'air est monté de
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façon anovible sur le tube 205; il comporte une pa- roi extérieure de forme générale cylindrique, 220, qui peut être roulée, de façon à être agrafée à un élément de fond 221 ot une cloison 222 On remar- quern que le rebord inférieur extérieur 221a du fond 221 est repoussé et fixé entre uns nervure 220± et un rebord inférieur 220b Le rebord eté rieur 222 de la cloison 222 est maintenu entre les nervures 220c et 220d de la paroi latérale 220 La structure est complétée par un fond ou couvercle supérieur perforé 223 qui peut 3tre également re poussé et agrafé dans la posi tion de fermetue ;
- présentée sur la figure 14. D'une manière analogue, le déflecteur 224 peut être repoussé dans la forge circonférentielle 20e de la paroi 220. L'esnble du diffuseur est ainsi maintenu solidement assem- blé et peut être monté et démonté comme un tout, par rapport au conduit d'air 305. Les perforations du pot de la figure 15 et du diffuseur peuvent être du même type général que sur la figure 5. Toutefois, il est préférable de prévoir une série de petites ouvertures 224 dans le fond supérieur 223, qui diri- gent l'air directeirent vers le haut. On comprendra que les détails de la perforation peuvent varier dans une large mesure.
Dans cette structure, comme dans celle de la figure 5, la cloison 222 laisse passer de l'air à hute pression dansla chambre d'insufflation XX comprise entre les parois 222 et 223 L'air est admis à travers la cloison 222 par les perforations 222b dans l'espace sutué à 1'inté
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rieur de la paroi 320 et autour du coriduit d'air 205 dans des conditions propres à maintenir l'air dans la structure du diffuseur ainsi formée, à une pression, largement inférieure à celle de l'air in- troduit dasn le combustible liquide vaporisé par les orifices d'entrée d'air primaire et secondaire de la paroi latérale du pot.
Cette disposition est importante au point de vue de l'entretien de peti- tes pointes de flament chauffantes largement répar- ties concis décrit crécédmment la fiugr 15 représente une autre variante de conformation du bord supérieur du pot. la paroi la- térale 232 du pot est repoussée intérieuemt comme indiqué en 233, et repoussée extérieurement une première fois, comme indiqué en 234 et une se-
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- -, ,, conde fois, COIT-3 indiqué on 235. Près du bord su- psrieur 232a, la paroi7 opoussée extérieurement comme indiqué en 236. Une bride en cornière 237 est fixée à la partie supérieure 232a par exemple par soudure, pour permettre le montage du pot dans la paroi extérieure: du brûleur.
Une bague 238 prend appui sur 1'épalument 234a et correspond au prolon- gemet supérieur 212 de la figure 13.
Le dispositif de l'invention fonctionne comme suit :
Lorsqu'on brûle des hydrocarbures liquides et, en particulier, des mélanges catalytiques de tels combustibles, on risque toujours, notamment, dans les brûleurs du type à pot, de craquer le combusti- ble et de produire du carbone libre qui finit par
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encrasser le brûleur, ce qui le rend inutilisable ou tout au moins crée des difficultés d'entretien et de nettoyage. La construction et le procédé per- fectionnés décrits, permettent la combustion d'hy drocarbures liquides en éliminant pratiquement le cracking.
Si l'on considère, par exemple, la struc- ture de pot de la figure 5, on voit que le combus- tible liquide est admis dans l rigole 36 qui s'é- tend ircnférentillement autour du fond du pot, suffisamment près de 1a paroi latérale 32 du pot et de sa cavité ou dépression 33 pour que la cha- leur de la combustion qui s'effectue à la partie supérieure du pot ou u-dessus de cette partie, soit fincalemtn transmise au bord extérieur du fond du pot où elle intervient efficacement dans la va- posiatio du combustible liquide.
La structure du diffuseur axial conduit également de la chaleur jusqu'à la rigole Dans les brûleurs du type décrit, le combustible est vaporisé, en fonctionnement nor- mal du pot, sous l'effet do la combustion qui a lieu dans la partie supérieure du pot ou au-dessus de cette partie. Si l'on considère le pot de la figure 5, ou le pot de la figure 3, en fonctionne- ment à plein régime, l'air est débité à une pression unit orne, tout d'abord de bas en haut auteur de la paroi latérale du pot, puis toujours de bas en haut dans leconduit 35 du diffuseur d'air. L'air pémé trant dans le pot à travers les orifices 42 et 43 constitue ce qu'on appelle couramment l'air primaire.
11 se mélange au combustible vaporisé sous l'effet
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de la combustion qui s'effectue au-dessus at pro- duit un mélange plus ou moins homogène d'air et d'hydrocarbure vaporisé. Cependant, les organes sont proportionnés de telle manière que la quantité d'air admise à travers les orifices d'entrée d'air primaire, est insuffisante pour fournir un mélange entièrement combustible. Ce mélange dit "riche" s'élève dans le pot et, lorsqu'il passe au-dessus des déflecteurs 75 et 76, il atteint le niveau où il reçoit de l'air secondaire en quantité importan- te.
Les détails de l'admission de l'air secondaire en soi, peuvent varier dans une larce mesure, mais l'air secondaire peut être par exemple admis à tra- vers les orifices 47 ou 47a de la figure 5, et in- troduit dans le mélange riche en quantité suffi- sante, et à une pression également suffisante, pour assurer un mélange sensiblement homogène d'air et d'hydrocarbure vaporisé dans lequel la proportion d'air est suffisante pour entretenir une combustion totale, Dans la structure de la figure 5, le mélan- ge final complet brûle au niveau de la lèvre 32a, ou légèrement au-dessus de celle-ci. De l'air addi- tionnel peut encore être introduit dans le mélange final ou./dans la flamme, par exemple à travers les ouvertures du couvercle 53, pour assurer la combus- tion de la totalité du combustible.
Dans la mise en oeuvre de ce procédé de combus- tion; en particulier avec certains combustibles mo- derns, le problème de la suppression du cracking est difficile à résoudre. Dans le cadre de l'inven-
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tion il s'est avéré avantageux de protéger le com-
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bu,>-.n:le liquide dans une large mesure, on même :.rai¯.aent entièreaent contre l'action du rayon- men iirect du combustible en combustion. Cette
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pro-a--.!-on peut être assurée par l'ensemble des écra -ni déflecteurs représentés aux figures 1, 3 et 8 Ces déflecteurs empêchent le combustible iqide de "voir" la combustion en cours. Cependant, pour assurer la vaporisation du liquide, il est
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nfc 2'E.sre .,e disposer d'une chaleur convenable.
Un= =w=aine quantité d0 chaleur est fournie par COú#-on vers le bas à travers la paroi du pot et à @ la structure du diffuseur d'air. Tou- tefois jette chaleur pourrait s'avérer insurfi- sante =1 on laissait l'air soufflé par le ventila-
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teur 1%.ier le fond du pot et on évacuer de la cha- leur. ==t jntraicesent de chaleur à partir du fond du par Tendrait à provoquer une stagnation ou accu- @ de combustible liquide et perturberait de
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façon -z-r6ci-bic le fonctionnement du brûleur. On a co*zà5 qu'un enserble convenable de déflecteur agit t :;ç:;::- empêcher l'air soufflé par le ventilateur de 1é directe#nt le fond du pot en évacuant une ç.==-G> de sa c#.leur.
Une première solution, appi-1----- au cas d'un ventilateur disposé axiale- rent, -=T r3présentéa par la figure 3: elle corrporte ion d'un déflecteur cylindrique circonfé-
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retil 5, d'une T-art, et du système de déflecteurs ou éc---¯:. 70 ct 72, d'autre part; elle assure un écoul3=': d'air cC7ec.ble à une pression
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sensiblement uniforme, vers le haut, autour de la proi latérale du pot, puis, dans le conduit du diffusour d'ir, tout en empochant de soustraire de la chaleur au fond du pot. Une autre solution, qui convient au cas d'un ventilateur disposé laté- ralement est représentée par la figure 10.
Dan les doux cas, une alimentation on air est assurée tant pour l'extérieur que pour l'intérieur du pot, à une pression uniforme et sans les pertes calori- fiques que provoquerait un léchage direct du fond du pot par de l'air animé d'une grande vitesse.
Un-? phase importante du procédé de combustion suivant l'invention est l'échauffement du mélange ascendant. Cet échauffement, conne pré édement mentionné, est obtenu par l'utilisation d'un diffu- seur d'air agencé de manière à maintenir des flam- mes ponctuelles sur une aire largement étalée. Ces flammes ponctuelles sont entretenues, comme repré- sentées schématiquemnt par la figure 12, par in- jection d'air à pression relativement faible à travers les ouvertures 50 de la paroi du diffuseur.
En pratique, ces jets d'air à basse pression recueil- lent le mélange riche et le convertissent, mais d'une d'une façon exclusivement locale, en mélange entiè- rement combustible, Chacun de ces jets d'air à basse pression, coma indiqué en B,à la figure 12, entraîne une certaine fraction du mélange riche hors de l'espace localisé C, La basse pression à laquelle cet air est injecté fournit des zones iso- lées et largement réparties de combustion localisée.
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La paroi 48 du diffuseur couverte de ces flammes ponctuelles largement réparties constitue un moyen de chauffageefficace du mélange riche ascendant et exerce même, en fait une action catalytique.
D'autre part, les jets d'air à haute pression et grande vitesse, injectés à travers les orifices d'entrée d'air primaire 42 et 43 produisent une simple addition d'air enrichissant le mélange sans déterminer de combustion localisée. de mélange ri- che est chauffé à mesure qu'il s'élève, par les jets générateurs de flammes ponctuelles pré édem ment mentionnés. La chaleur accélère les transfor- nations chimiques indiquées par ailleurs. Le méan ge ne brûle pas entièrement tant qu'il na' pas reçu suffisamment d'air secondaire, par exemple à tra- vers les ouvertures 47, pour être converti en mé- lano plus dilué et entièrement combustible.
On a constaté également que, dans la mise en oeuvre du procédé de combustion décrit ici, il est
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ex-::re1o.:cnt avantageux d'orienter la rangée la plus inférieure des jets d'air, comme indiqué en 42 à la figure 5, légèrement vers le bas, c'est-à-dire vers le fond du pot. Les orifices d'entrée d'air correspondants peuvent aussi être légèrement obli- ques par rapport à la direction radiale, de façon que les jets provoquent une rotation ou un mouve cent en hélice du mélange. Dans une certaine mesure, on peutobtenir le mène effet en provoquant un mu vement en hélice de l'air à l'intérieur de l'espace entouré par le manchon extérieur 30.
Toutefois, il
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est commode et avantageux de déformer localement la paroi latérale du pot de façon que les jets 42 soient orientés obliquement par rapport à la direc- tion radiale.
Un autre avantage de la structure suivant l'invention, est de réduire au minimum la quantité de combustible restant dans la fond, en noyant le brûleur on cas d'extinction inopinée de la flemme. la présence de la partie bombée vers le haut du fend du pot, et l'emplacement du raccord d'entrée 37 .ligné avedc 1a cavité 38 du fond, assure que, si 1'.combustion cesse, seule neut pénétrer dans le pot une quantité de combustible liquide suffi- pour remplir la rigole 36 à un niveau relati- vement bas. Les dispositifs de commande couramment utilisés, agissent pour interrompre l'arrivée du combustible lorsque le niveau de celui-ci atteint l'extrémité supérieure de la tubulure d'entrée du combustible.
Un autre avantage de la structure décrite est d'éviter toute difficulté relative au courant d'air descendant et d'empêcher les remous qui tendent à provoquer une combustion médiocre et la formation de carbone libre. La structure du diffuseur d'air du dispositif suivant l'invention, comprenant par exemple, les déflecteurs s'étendant vers l'exté- rieur, isole l'espace central du pot et empèche po- sitivement tout courant d'air descendant axial ou sensiblement axial. La combustion locale qui a lieu sur la surface extérieure du manchon 48 du diffuseur,
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facilite également le mouvement ascendant du mélan ge.
Les produits de cette combustion limitée ten- dent à s'élever en entraînant avec eux le mélange imbrûlé Le léger courant d'air ascendant le long du diffuseur, s'oppose aux faibles courants tourbil- lonnaires qui se produisent le long de la face in- férioure des jets d'air secondaire, ce qui empoche tout écoulement vers le bas et la formation de car- bone libre. Ainsi, le diffuseur d'air ou propagateur de flamme facilite l'action du pot de plusieurs ma nières différentes..
Il est à noter que, lors de la rotation rapide d'air dans un cylindre, la force centrifuge oblige l'air à se tasser contre la paroi extérieure tandis qu'au centre il subit peu de mouvement et sa pres- sion est faible. Or., dans le procédé et avec le dispositif suivant l'invention:, la rangée la plus inférieure d'orifices d'arrivée d'air primaire 42, provoque une rotation rapide du mélange dans la partie inférieure du pot.
D'où l'importance d'ap- pliquer l'air à une pression uniforme tant autour du pot et à l'extérieur do celui-ci que vers le haut et à l'intérieur, ce résultat étant obtenu au moyen des ensembles d'écrans ou déflecteurs décrits à propos dos figures 3 et 10. Bien entendu, la cons- truction et la disposition: de ces écrans peuvent varier dans une large mesure.
Un autre avantage de la structure de brûleur représentée par exemple par la figure 6, consiste en ce qu'elle produit une flamme de dimension
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verticale relativement faible. En pratique, cette dimension est inférieure de 25 à 30 cm à celle des flammes du brûleur du type à pot existant de même dimension ou de même capacité. Cette particularité est très importante, en pratique, étant donné qu'- elle pormet au constructeur d'appareil do chauffage ou de fourneau, de réaliser ces appareils avec un espace vertical libre, sensiblement plus faible.
Dans la passé, la hauteur des flammes constituait un facteur de limitation critique, par exemple dans les fours à solo, étant donné que, bien enten- du, il est généralement difficile, en pratique, d'utiliser des structures chauffantes ou des four- neaux dans lesquels 1a flemme frappe uniformément la paroi supérieure du fourneau. 1a réduction de la hauteur de la flamme donne au constructeur une lativtuded considérable et lui permet de construire des appareils de chauffage ou des fourneaux qui peuvent être logés dans des espaces plus restreints, en particulier en ce qui concerne l'encombrement vertical. Cet avantage est extrêmement important, notamment dans les fours à solo.
Pour résumer, le combustible liquide est in- troduit dans une rigole circonférentielle, de pré- férende adjacents à la paroi latérale du pot. Le combustible ext largement vaporisé grâce à la con- duction de chaleur de combustion vers le bas à tre,- vers la paroi latérale du pot, ou à travers la structure du diffuseur.
Tout cracking est empoché par les écrans ou déflecteurs qui empêchent
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l'hydrocarbure liquide de "voir" la flammeCotte perte de chaleur rayonnante qui serait autrement disponible pour la vaporisation est compensée par une protection effective du fond du pot contre l'effet direct de l'air on mouvement ra pide. Le mélange riche formé par l'addition d'air à l'hydro- carbure vaporisé est chauffé à mesure qu'il s'élève dans le pot et en même temps, les courants d'air et les tourbillons descendants sont évités.
Le mé- lange riche est converti tout d'abord en un alcool puis, en aldéhyde, en s'élevant dans le pot, et il reçoit finale 1'air secondaire approprié assu- rant sa combustion totale Ces transformations chi- miques sont ccéléres par la chaleur du diffuseur qui :::. pratiquement un effet catalytique.
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"Pot burner for liquid fuels."
The present invention relates to vaporizer pot burners for liquid fuels.
Its purpose is to provide: - a vaporization burner pot, for hydrocarbon fuels, operating at maximum efficiency; - an improved burner pot, the operation of which is quieter and more stable than that of conventional burner pots; - a burner pot that works efficiently with catalytic mixtures of hydrocarbons and which
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reduces the tendency of these fuels to crack and produce large amounts of free carbon; - a burner pot capable of operating in a wide range of capacities without producing large quantities of free carbon; - an improved process for burning liquid hydrocarbons in a pot type burner;
an improved means and process for heating a rich mixture of vaporized hydrocarbon and air, prior to combustion of the final mixture; - improved means for vaporizing liquid hydrocarbon in a burner of the pot type, without cracking; - an improved pot base for a liquid hydrocarbon burner, of the pot type; - an improved air diffuser device for a burner of the pot type; - improved deflector devices for pot type hydrocarbon burners; - improved ignition and air supply means for the initiation of combustion in a liquid fuel burner of the pot type;
- a burner producing a flame of relatively low height compared to that of previous pot burners of the same dimensions, which makes it possible to use a heater or furnace element with vertical dimensions - - -
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significantly reduced; - an improved air diffuser for pot burners - secondary air supply means for pot type burners; - A composite pot comprising only a relatively small amount of heat-resistant material used only when thermal conditions make its use advantageous.
The present invention, which aims at improvements and developments relating to the invention which is the subject of the United States' application for braet filed on November 8, 1955, under the number 545.594, is shown, more or less schematically in accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an overall view, in axial section, of an improved burner pot according to the invention; FIG. 2 is a cross section of the assembly of FIG. 1, taken along line 2-2 of this figure, and viewed in the direction of the arrows;
FIG. 3 is an axial section of an alternative embodiment of the burner of the invention, with certain parts shown in elevation, the section being taken along line 3-3 of FIG. 4.
- Figure 4 is a partial plan view of the structure of Figure 3; - Figure 5 is a? axial section, on a larger scale, of the pot dela figure 3; - Figure 6 is a plan, seen from above, of the
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lower part of the structure of FIG. 5; - Figure 7 is a section taken on line 7-7 of Figure 6; - Figure 8 is a side view of the structure. Figure 6, with parts cut away; - Figure 9 is a section on the laundry 9-9 of Figure 6; FIG. 10 is an axial section, with certain parts shown in profile, of another variant of the burner according to the invention; FIG. 11 is a partial radial section, of a variant of a detail of the burner pot according to the invention;
FIG. 1a is a schematic representation of the combustion process in the region of the air diffuser structure of FIG. 13; - Figure 13 is a partial radial section of another variant of the burner pot according to the invention; FIG. 14 is an axial section of an air diffuser structure used in the pot of FIG. 13; - and FIG. 15 is a partial axial section which shows an alternative construction of the side wall of the. burner pot according to the invention.
In all the figures, the same elements or the elements which correspond to each other have been designated by the same reference numerals.
In the example shown, in a manner
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general by the latter, and first of all in Figure 1, the device according to the invention comprises a casing or body of the heating appliance 1 in which is mounted a burner pot 2. can rest, by its upper end, on an annular partition 3. The upper part of the casing is subjected to a draft. In some cases, ur. a fan or other source of air pressure can be used to force air into the interior of the body 1. A fuel inlet pipe 4 is attached to the lower part of the pot. Of course, suitable means for regulating the arrival of the fuel (not shown) must be associated with the fuel inlet pipe 4 in order to deliver a liquid hydrocarbon into the pot.
The side wall of the burner pot 2 has several rows or stages of air inlet openings 5,6, 7, 8, 9 and 10 to admit primary and secondary air inside of the burner fart. The row of air intake holes 9, located immediately below the extreme top row, can be oriented inward and upward as seen in Figure 1. bottom row extr-- me 5, are preferably directed downwards and more or less tangentially.
The orifices of the lower row 5 are oriented so that the air coming from these orifices is directed from top to bottom, towards the bottom of the fart, following
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trajectories beating against the vertical axis of the pot. For live combustion, ports 5, 6, 7 and 8 supply primary air, and ports 9 and 10 supply secondary air.
It will be noted that, in the embodiment of FIG. 1, the bottom of the pot 11 is slightly convex towards the top, so that the liquid fuel delivered by the pipe 4 flows firstly around the outer edge. of the bottom of the pot, at 12. In the embodiment shown, the outer part of the bottom of the pot is relatively flat, while the central part of the bottom is bulging upwards. In fact, this arrangement constitutes a circular channel which receives the fuel in the immediate vicinity of the side wall of the pot. Thus, the fuel admitted into this ridge is heated to an appreciable extent by the heat conducted downwards by the side wall of the pot 2, when the combustion takes place at the upper part of the pot and above this part. tie.
The structure of the air diffuser described below also transmits heat to the ridge.
According to the invention, a tubular air diffuser assembly designated by the general reference 13 is mounted in the center of the pot. This assembly comprises an internal air intake tube 14 recessed in the bottom of the pot and communicating with an air compartment located below this bottom. Tube 14 is tightly engaged in a collapsed flange 14a
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downwards, which surrounds a central opening in the upwardly rounded part of the bottom of the pot. Tube 14 can be welded to flange 14a The essential function of the air diffuser, as will appear later, is to heat the rich combustible mixture which rises in the pot.
The assembly 13 comprises an outer tube or air diffuser 15 which surrounds the inner tube 14 to form therewith an air chamber. The outer tube 15 can be kept in the position shown by fixing on a seat do upper partition 16 which has a shoulder 15a resting on the upper edge of the tube 14 at a level adjacent to the upper part of the burner pot. The partition 16 is provided with a series of orifices 16a which allow the air to pass into the chamber between the tubes 14 and 15. The orifices 16a have dimensions suitable for maintaining the air in the diffuser sleeve. 15 at relatively low pressure.
A lower deflector element 17 may be fixed to the lower part of the tube 15. This deflector 17 may have an outer part 18 directed upwards and a lower part 19 which forms, between the inner tube 14 and the tube. outside 15, a partition which isolates the annular chamber between these two tubes, relative to the bottom of the pot.
The partition 16 comprises a part 16b extending upwards from the shoulder 19a This part 16 has a number of
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orifices 20 distributed cironférenteillemetn so that the air passing through the tube 14 from bottom to top can pass externally into the compartment between the part 16b and the tube 15. A cap 21 is mounted on the upper end of the part 16b, and it includes an outer marginal part inclined upwards, as indicated at 22 and which overhangs the upper edge of the tube 16.
It should be noted that the upper edge of the tube 15 is inclined un-; analogously and spaced from the edge.
32 so as to define an air passage 23 extending cironcftillemet and directed upwards and outwards. the diffuser sleeve 15 is provided with several rows of vertically spaced crowns, orifices 24, which allow air to pass from the compartment situated inside the sleeve 15 and below the partition 16, inside the pot at a relatively low pressure. The upper part of the jaw 15, above the partition 16, has several closely spaced rows of air orifices 25. During operation of the burner, the air flows upwards through the burner. central tube 14, then, outwards, at a relatively high pressure, through the air orifices 25.
A part of this air flows downwards into the expansion chamber between the inner tube 14 and the outer tube 15, and from where it passes outside, at a relatively lower pressure, through the orifices. 24. In practice, parts and
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ports are proportioned such that the air admitted through the side wall of the pot, at high pressure, through the air inlet ports 5,6, 7, 8 and 9, and the air admitted to the outside, through the air orifices 25, are at the same pressure.
Also in practice, the high pressure air from ports 5, 6, 7, and 8 mixes with the vaporized hydrocarbon to produce a primary mixture. As described later, low pressure air from ports 24 maintains loose combustion which effectively heats the upward mixture. The high pressure iron from orifices 9 and 10 constitutes the secondary air for producing the final fuel mixture. Finally, the high pressure air coming from the diffuser sleeve, above the partition 16, serves to complete and clean the combustion.
In practice, the low pressure jets thus admitted provide sufficient air flow for strictly localized combustion shown schematically in FIG. 12 and described in more detail below. Thus, while the primary air admitted through orifices 5, 6, 7 and 8, becomes part of a rich mixture of air and vaporized fuel, the low pressure jets admitted through orifices 24 maintain localized flame which are distributed over the surface of the outside air diffuser sleeve 15, and serve to heat the rich mixture as it rises in the pot, this heating having in practice an effect
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catalytic,
An inverted frustoconical deflector 26 is supported, in the example shown by rivets 27 fixed to the wall of the pot. This deflector 26 has a central opening 28 through which the assembly of the air diffuser extends. tower deflector 26, as shown, has its lower rim substantially at the level of the third row of air inlet holes 7. Rivets 27a may be used to support a lower pilot ring, if that is the case. is desirable.
Another relatively small baffle member 29, may be attached to outer tube 15 at a level higher than that of baffle 86 and lower than that caused by the stew of ports 9. In fact, baffles 17, 26 and 29 are interposed between the combustion which takes place at the secondary air orifices 9 and above them, on the one hand, and the liquid fuel admitted into the circumferential channel 12, on the other hand.
This liquid fuel is thus protected against the direct heat radiation of the flame, by the deflectors shown in FIG. 1, or, by another suitable similar structure such as shown, for example, in FIGS. 3 and 5. In in other words, the liquid hydrocarbon contained in the channel 12 does not "see" the flame. Of course, the arrangement of the screens or deflectors can be modified and the method of construction shown for these screens is in no way essential.
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FIGS. 3 et seq. Represent an alternative embodiment of the burner and the pot, according to the invention, the general arrangement and operation of which are the names as in the example of FIGS. 1 and 2. As shown in FIGS. - res 3, 4 and 5, in this variant, d burner has one :; outer chamise 30 in which is suitably supported a burner pot with side wall 32 and bottom 33 having an inner part 34 convex upwards and extended at its center by an axial vertical air tube 35.
It is clear that, as in the embodiment dos Figures 1 and 2, this pot structure defines a circumferential channel 36 adjacent to its side pa king. the fuel inlet pipe 37 delivers the fuel into the channel 36, 1 ^ which is aligned with a cavity indicated by the general reference 38, which constitutes a local depression of the circumferential channel 36.
At a level located above the sump 38 opens a priming air inlet tube 3 ± which communicates with the space included between the outer casing or jacket 30 and the wall. side 32 of the pot. 40 denotes as a whole a fragmentation device which comprises an inclined tube 41 which passes through a suitable opening in the side wall of the pot, and the inner end 41a of which overhangs the depression 38 or a lateral extension thereof, as it will be explained later. We see at 41b an air inlet port.
In the structure shown for example by Figures 5 to 9, 10
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fuel inlet connector 37 is aligned with part 1a. deeper 38 of the sump. Thus, the fitting in fact extends below the normal level of the bottom or lower surface 36 of the circumferential channel. This arrangement, together with the configuration of the channel itself and the shape of the domed bottom. The top ensures that a minimum volume of liquid fuel penetrates the bottom of the pot, if, for example, the flame goes out.
The normal controls provided for interrupt the supply of liquid fuel if the fuel level in the pot reaches the upper end of the inlet connection 37. This arrangement only allows the presence in the bottom of the pot of a maximum volume. - relatively low amount of liquid fuel. The priming pipe 39 is located immediately above the portion or depression 38. The air inlet passage thus formed has a position and dimensions suitable for ensuring its automatic operation without the need for adjustment. provide no interrupt device, no control means.
It supplies a jet of priming air directly above the bottom depression 38, in which the liquid fuel flows through the connection 37 During the priming phase, combustion takes place immediately after. above the surface of the fuel in cavity 38, which assures rapid initial vaporization. the ratio is between the air and vaporized hydrocarbon inlet flow rates
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becomes favorable for a non-combustion phase, when the volume of liquid fuel increases.
In other words, during the initial priming period, the air supplied by tubing 39 is secondary air, the primary air being supplied through the organ assembly 40 which s. 'extends above shallow side extension 38b. The details of this primary air supply for the debarking assembly are not shown, µtint gives that this assembly was not part of ..; of the present invention. As a result of the rapid spraying of an increasing volume of hydrocarbons, the air delivered through tube 39 becomes primary air and simply becomes part of the rich mixture.
In combustion in vivo, this air represents only a small fraction of the primary air supply and combustion does not continue near cavity or depression 38, nor immediately above it. , the rich mixture rises in the pot and does not ignite, during the vivo combustion phase, as long as it does not receive its secondary air through orifices such as 47 or 47a
In the pot itself, as shown on a slightly enlarged scale by Figure 5, it will be noted that the side wall 32 of the pot is;:
united by a lower row of primary air intake ports 42 which may advantageously be oriented downwards and somewhat oblique with respect to the radial direction, so as to impress
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a gyration movement in the air coming from these openings. 43 designates additional rows of primary air inlet openings distributed around the side wall of the pot, these rows being at different distances from the ends of the latter.
In the example shown, the side wall 32 of the pot ends with a circumferential lip 32a.
The upper part of the pot, designated by general reference 44, can be welded or fixed with a. another way to this lip as indicated in 45.
This separation is advantageous since the band or crown 44 subjected to maximum heating can then be made of stainless steel or another suitable heat resistant metal.
The air is admitted through the orifices 46 in the space around the side wall 32 of the pot, and below the pound 32a. This results in a flow or sheet of air in a generally vertical direction.
Referring for example to FIG. 5, it can be seen that the side wall 32 of the pot is fixed to the bottom 33 and constitutes, from the point of view of thermal conduction, a homogeneous whole. The pot is completed by an outer crown member 44 welded, or otherwise permanently fixed, to the side wall of the pot, as indicated at 45. The orifices 46 flow inwardly air. against the upper outer part of the side wall of the pot 32. In fact, an expansion chamber is thus spared and the jets of air strike the wall of the pot.
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which has the effect of passing upwards below the secondary air orifices 47, air driven at a reduced speed. This low velocity air is supplied to the base of the jets which exit from orifices 47 or 47a.
It will be appreciated that these secondary air inlet ports can be in-
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clin6s towards 1 * high jar. a deformation of the metal co'Tno indicated in 47, or t be obtained by simple yoin;,; o, .nt:. [c of the metal coe ') 3 indicated in 47a. It should be understood that they can all be shown at 47, or obtained by punching porpendiculaironent to the wall 44, cor # r = this shown at 47a. The main thing is that whatever way the jets of secondary air are directed, it moves it.
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Kent towards 1 c hut, at slow lativr - ent speed, air q> 1 penetrates through orifices 46, sta- biH.F> 0 le fl3.mr; 13 3n avoiding any vibration or fluttering .
A low speed air supply jn P1rIl, anenc; : tt3nont inf3riour3 at the speed of Propagate 11 ,; the flame, is thus obtained, and the falmem coming from the jets of secondary air burns directly into the center of the surface of the crown 44, The flame front is thus stationary and located on the side wall of the pot in the discontinuity
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fcnée between the lip 32a and the upper outer crown 44 of the pot.
The actual diffuser sleeve 48 is mounted around the tube 35 of the diffuser. The latter encircles; externally the sleeve 35, leaving a closed space, for example by a bottom - - - -
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lower 49 The sleeve 48 is provided with a series of air outlets 50 through which the air enters the interior of the pot in the mixture of primary air and vaporized fuel. The upper partition 51 centers and supports the upper end of the diffuser sleeve 48 and rests removably on the upper edge of the pipe 35.
This bulkhead is provided with suitable openings as shown at 52 to allow air to flow upward and outward from the upper end of tube 35. Diffuser sleeve 48 has an upper bottom 53, which defines an insufflation chamber X above the partition 51. The opening 52 has a dimension such that the air contained in the insufflation chamber is roughly the same. pressure that the air delivered into the space between the outer casing
30 of Figure 3 ct the side wall 32 of the pot.
However, the partition 51 is provided with openings such as 54 which maintain the air in the space between the tube 35 and the sleeve 48, and below the partition 51, at a slightly lower pressure. Thus, the air which escapes through the orifices 50 is at a pressure lower than that of the air coming from the primary air inlet orifices 42 and 43, and at a pressure lower than that. air which exits outside through the bottom 53, through openings such as 55 and 56.
Thus, as in the corresponding structure of figure 1, the ir at a relatively high pressure, flows
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out of the insufflation chamber X, upwards and outwards, into the accompanying mixture, or into the combustion zone already established, while low pressure air is admitted through the diffuser ring 48. This low pressure air maintains the localized flame peaks, as shown schematically in FIG. 12, ensures heating of the ascending mixture and exerts a catalytic effect on it.
With regard to the combustion air supply, there is shown in Fig. 3 a motor 60 which rotates an exial fan 61. The fan assembly can be mounted in a suitable base 62 fixed from above. removably, for example as indicated at 63, at the bottom 64 of the outer shell 30 of the burner body. A deflector or cylindrical screen is provided at 65 and the air is projected against this screen by the fan 61.
The screen 65 can be mounted for example on appropriate brackets or supports 66 which leave a lower free space 67 through which the air, after reducing its speed by the screen or cylindrical deflector 65 can flow into. the space between the outer sleeve 30 and the side wall # 2 of the pot. To the extent that this air is driven in a helix by the accelerator effect, it increases the. a tendency for oblique siltation through the inlet ports 42 of which causes a helical rotation of the air supplied through it. lower part of the pot. Orifices
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42 are shown, for example, in Figure 5.
Above the fan cst has a horizontal deflector 70, practically flat, which can be supported by several brackets 71, of direction.
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general r - '. ciale, which separate the deflector 70 to the upper plate 72 and its axial air inlet port 73.
Thus, part of the air blown by the fan is directed towards the interior by the brackets or supports 71 and passes through the bottom at
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hw.ut the antre'3 d '-.:. r 73 from where it p3nè "ir3'dns the tube 35. :: -: is, 1 # s supports 71" breaking "l'j r.10uv: : ':: 3nt en hlliee de l'ii = et 1 <.s pl ".au.: S d6flGctric2s 70 and 7 Cf1pôch-.nt all i: 2' .. 'Ct cirect av l' - = lir sur lE : convex part 34 of the bottom or against If. ir.ferior wall of the pot, i :: p-- c which could cause an ind3slrtl cooling of the bottom of the pot. The top plate 72 is shown provided with a
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will extend the 72nd upper tubular which prevents the # ir Ill.> from licking the bottom of the pot.
It will be understood that one can pr :::. TiquCrlGIIt provide inside the pot a wide variety of sets of deflactors or screens. In the embodiment of Figures 1 and 2, soft baffles are used which extend outwardly from the diffuser sleeve 15, and a single baffle is provided, as indicated at 26, towards the end. interior from the side wall of the pot, these deflectors being arranged at different levels.
In the embodiment of FIG. 5, only two
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deflectors, with a 8.plect1r 75 tilted towards
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up and out, on diffuser wall 48, and a downward and inwardly extending conical baffle 76 shown mounted on studs or rivets 77 on the side wall of the pot. To ensure its mechanical strength and stability, the deflector 76 is provided with grooves or circumferential ribs as indicated at 78.
In FIG. 13, there is seen at 76a a deflection provided with two ribs 78a. The ring 76 may be in one piece or split into several overlapping parts. If there is a possibility, in particular in large burners, at least soft cojnveno-convex refeonement ribs 78 can be provided. In the embodiment of FIG. 5, the baffles 75 and 76 are at the same level. level as an indication of the wide variety of shapes and layouts admissible for deflectors or screens. However, these deflectors perform the same general function as those of FIG. 1, namely that they interpose themselves partially or largely between the flame and the fuel contained in the channel 36 and in the cavity 38, from which they "hide. "the combustion zone.
Thus, the liquid fuel is vaporized less by radiant heat than by conduction of heat downwards through the side wall of the pot or through the structure of the air diffuser. This does not mean that no radiant heat can reach the liquid fuel directly. But it is an appreciable advantage to be able to limit, otherwise
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to prevent the action of radiant heat on the liquid fuel to prevent its cracking.
FIG. 10 shows a slightly different pot structure, in which an outer sleeve 100 defines, with its lower wall or bottom 101, a space in which is disposed an intermediate baffle of generally cylindrical shape 102. The burner pot indicated by general reference 103 is the space inside the deflector 102 and has a central air duct 104.
Since the details of the structures of the pot, of the duct 104 and of the diffuser have been shown, for example in Figures 3, 4 and 5, they will not be described again in connection with Figure 10, it being understood that the pot 103 and duct 104 are preferably provided with air inlets and air diffusion means, of the general type described with reference to FIG. 5. The side wall or casing 100 is perforated so as to receive a duct 105. An assembly comprising a motor and a fan, not shown, directs the air towards the interior against one of the faces of the cylindrical deflector 102.
The air moves up and down in the directions of the arrows around the baffle 102 and eventually flows from the bottom up through the central air inlet 107 of the lower baffle 106. A portion of this air flows directly (the bottom up in the duct 104 of the diffuser, and the rest flows from the bottom up around the pot 103. Any direct impact against the
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bottom of the pot is prevented by the transverse intermediate deflector 110 provided with a. central opening 111.
Since the baffle 110 terminates, at its outer edge, slightly inside the cylindrical baffle 102, air can thus flow upwardly around the outer edge of the baffle 110 and then through the baffle. central opening 111 thereof.
If desired, radial supports 112 can be provided between the bottom plate 101 and the horizontal deflector 106. Thus, at the head 10, the air, instead of being directed upwards by the fan on the top. length of the pot, is directed laterally, but it is vitiated in such a way that it does not produce any local heating of the side wall of the pot or of the bottom thereof and, consequently, no differentiation of pressure. - Si.on antre the air directed upwards around the side wall 103 of the pot and that which goes upwards through the duct 104 of the diffuser.
as clearly shown in figure 10, the horizontal deflector 110 is disposed some distance below the bottom of the pot, and the air blown by the fan does not produce sufficient cooling of the bottom of the pot. to cause stagnation or prevent proper and uniform vaporization of the liquid fuel. Appropriate means such as a circumferential rib 110a are provided to prevent any escape of air between the efflemcteur and the bottom of the pot.
We will understand that we can bring
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various modifications to the dimensions, shape, number and arrangement of organs. Although several embodiments of the invention capable of functioning correctly have been described and shown, it will also be understood that these are given by way of example only, shown diagrammatically. For example, the details of the invention. Both primary and secondary air intake may vary widely as well as the shape of the pot or its method of construction.
Thus, figure 11 shows an alternative construction of the upper edge of the pot. It has been seen, for example in FIG. 5, that the side wall 32 of the pot ends with an upper circumferential lip 32a and that a separate complementary element 44, for example made of heat-resistant metal, can be fixed to the wall. side of the pot 32 slightly below the lip 32a. In FIG. 11, on the other hand, the side wall 132 of the pot is pushed outwards, as indicated at 133, and internally as indicated at 134.
It ends with a cylindrical part 135 and an outer flange 136. A ring indicated by the reference generais 137, is enaée against the continuous shoulder 133a formed on the side wall of the pot This ring has an upper sleeve 37a in fce of the ori - air intake vents 133b. Thus, air is directed from the bottom to the hut towards the expelled outwardly portion 134. The upper wall of the inner rib 134 is provided with a series of inlet openings.
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secondary air 134a.
The ring 137 further comprises a lower portion 137b with an inner flange 137c on which a suitable deflector ring 137d can be mounted.
In the pot of figure 13, the shape of the bottom is noticeably leading it. than that of the pot of FIG. 5. The bottom comprises, for example, the convex part 200, the font of which defines a circumferential funnel 201 which comprises a local cavity 202 aligned with the fuel inlet fitting 203. A air distributor duct 205 extends upwardly from the center of the domed portion 200.
In order to send the priming air downwards in the direction of the cavity or depression 202, there is provided a directing element 206, made of sheet metal, disposed in front of an opening 207 provided in the side wall of the pot, and welded, as indicates in 308k on the interior surface of this wall. Furthermore, instead of the studs or rivets 77 of FIG. 5, when rolling the sheet intended to form the side wall of the pot, an internal circumferential rib 209 is preferably pushed back.
It has also been found to be advantageous to use an upper pot member 210 provided with suitable openings for the intake of secondary air, as shown at 211, this upper member being rollable so that the upper member can be rolled up. 'staple on the upper extension 212 of the side wall of the pot (Figure 13).
In the embodiment of Figures 13 to 15 inclusive, the air diffuser assembly is mounted
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removably on the tube 205; it has an outer wall of generally cylindrical shape, 220, which can be rolled so as to be stapled to a bottom element 221 and a partition 222 Note that the outer lower rim 221a of the bottom 221 is pushed back and fixed between a rib 220 ± and a lower rim 220b The outer rim 222 of the partition 222 is held between the ribs 220c and 220d of the side wall 220 The structure is completed by a perforated upper bottom or cover 223 which can also be re pushed and stapled into the closed position;
- shown in figure 14. In a similar manner, the deflector 224 can be pushed back into the circumferential forge 20e of the wall 220. The diffuser plate is thus kept firmly assembled and can be assembled and disassembled as a whole. , relative to the air duct 305. The perforations of the pot of FIG. 15 and of the diffuser may be of the same general type as in FIG. 5. However, it is preferable to provide a series of small openings 224 in the upper bottom. 223, which directed the air straight up. It will be appreciated that the details of the perforation can vary to a great extent.
In this structure, as in that of FIG. 5, the partition 222 lets air at high pressure pass into the insufflation chamber XX between the walls 222 and 223 The air is admitted through the partition 222 by the perforations 222b in the space sutuated inside
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inside the wall 320 and around the air duct 205 under conditions suitable for maintaining the air in the structure of the diffuser thus formed, at a pressure much lower than that of the air introduced into the vaporized liquid fuel through the primary and secondary air intake openings on the side wall of the pot.
This arrangement is important from the point of view of the maintenance of small, concise, widely distributed heating flame tips described above in Figure 15 as a further alternative shape of the top edge of the pot. the side wall 232 of the pot is pushed inside as indicated at 233, and pushed externally a first time, as indicated at 234 and a second time.
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- -, ,, the same time, COIT-3 indicated on 235. Near the upper edge 232a, the wall7 opousse externally as indicated at 236. An angle flange 237 is fixed to the upper part 232a for example by welding, to allow the pot to be fitted in the outer wall: of the burner.
A ring 238 is supported on the epalument 234a and corresponds to the upper extension 212 of FIG. 13.
The device of the invention operates as follows:
When burning liquid hydrocarbons and, in particular, catalytic mixtures of such fuels, there is always a risk, especially in pot-type burners, of cracking the fuel and producing free carbon which ends up.
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fouling the burner, making it unusable or at least creating maintenance and cleaning difficulties. The improved construction and process described allow the combustion of liquid hydrocarbons with virtually no cracking.
Considering, for example, the pot structure of Fig. 5, it can be seen that the liquid fuel is admitted into the channel 36 which extends outwardly around the bottom of the pot, sufficiently close to The side wall 32 of the pot and of its cavity or depression 33 so that the heat of the combustion which takes place at the upper part of the pot or u above this part, is fincalemtn transmitted to the outer edge of the bottom of the pot where it intervenes effectively in the va- posiatio of the liquid fuel.
The structure of the axial diffuser also conducts heat to the channel. In burners of the type described, the fuel is vaporized, in normal operation of the pot, under the effect of the combustion which takes place in the upper part of the burner. pot or above that part. If we consider the pot of figure 5, or the pot of figure 3, in operation at full speed, the air is delivered at a unified pressure, first of all from the bottom upwards. side wall of the pot, then always from bottom to top in the duct 35 of the air diffuser. The air entering the pot through the orifices 42 and 43 constitutes what is commonly called primary air.
11 mixes with the vaporized fuel under the effect of
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from the combustion which takes place above, a more or less homogeneous mixture of air and vaporized hydrocarbon is produced. However, the components are proportioned such that the quantity of air admitted through the primary air inlet ports is insufficient to provide a fully combustible mixture. This so-called "rich" mixture rises in the pot and, as it passes over the deflectors 75 and 76, it reaches the level where it receives secondary air in significant quantity.
The details of the secondary air intake per se may vary to a great extent, but the secondary air may for example be admitted through orifices 47 or 47a of Figure 5, and introduced into. the rich mixture in a sufficient quantity, and at a pressure also sufficient, to ensure a substantially homogeneous mixture of air and vaporized hydrocarbon in which the proportion of air is sufficient to maintain total combustion, In the structure of the Figure 5, the complete final mixture burns at or slightly above lip 32a. Additional air may still be introduced into the final mixture or into the flame, for example through the openings in cover 53, to ensure combustion of all of the fuel.
In the implementation of this combustion process; in particular with certain modern fuels, the problem of suppressing cracking is difficult to solve. As part of the invention
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tion it has been found advantageous to protect the com-
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bu,> -. n: liquid to a large extent, one even: .raī.aent entirely against the action of the direct ray of the burning fuel. This
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pro-a -.! - can be ensured by all of the screen -ni deflectors shown in Figures 1, 3 and 8 These deflectors prevent the fuel iqide to "see" the combustion in progress. However, to ensure vaporization of the liquid, it is
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nfc 2'E.sre., e have adequate heat.
A = = w = greater amount of heat is supplied by COú # -on down through the wall of the pot and to the structure of the air diffuser. However, throwing in heat could prove to be insurmountable = 1 we let the air blown by the ventila-
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teur 1%. Cover the bottom of the pot and drain off the heat. == t jntriceent heat from the bottom of the par Tends to cause stagnation or accumulation of liquid fuel and disturbs
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way -z-reci-bic the operation of the burner. We have co * zà5 that a suitable set of deflector acts t:; ç:; :: - prevent the air blown by the fan from the first direct # nt the bottom of the pot by evacuating a ç. == - G> of its c #. their.
A first solution, appi-1 ----- in the case of a fan arranged axially, - = T r3presented by figure 3: it corrporte ion of a circumferential cylindrical deflector
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retil 5, a T-art, and the deflector system or ec --- ¯ :. 70 ct 72, on the other hand; it ensures a flow 3 = ': cC7ec.ble air at a pressure
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substantially uniform, upwards, around the side profile of the pot, then, in the duct of the air diffuser, while pocketing to remove heat from the bottom of the pot. Another solution, which is suitable for the case of a fan arranged laterally is shown in figure 10.
In mild cases, an on-air supply is ensured for both the outside and the inside of the pot, at a uniform pressure and without the heat losses that would result from direct licking of the bottom of the pot by animated air. of great speed.
A-? important phase of the combustion process according to the invention is the heating of the ascending mixture. This heating, as previously mentioned, is obtained by using an air diffuser arranged so as to maintain point flames over a widely spread area. These point flames are maintained, as shown schematically in FIG. 12, by injecting air at relatively low pressure through the openings 50 in the wall of the diffuser.
In practice, these low pressure air jets collect the rich mixture and convert it, but in an exclusively local manner, into a fully combustible mixture. Each of these low pressure air jets, coma indicated at B in Figure 12 drives a certain fraction of the rich mixture out of localized space C. The low pressure at which this air is injected provides isolated and widely distributed areas of localized combustion.
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The wall 48 of the diffuser covered with these widely distributed point flames constitutes an efficient means of heating the ascending rich mixture and even exerts, in fact, a catalytic action.
On the other hand, the high pressure, high speed air jets injected through the primary air inlet ports 42 and 43 produce a simple addition of air enriching the mixture without determining localized combustion. The rich mixture is heated as it rises by the aforementioned point flame generating jets. The heat accelerates the chemical transformations indicated elsewhere. The mixture does not burn completely until it has received sufficient secondary air, for example through openings 47, to be converted to more dilute and fully combustible melano.
It has also been found that, in the implementation of the combustion process described here, it is
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ex - :: re1o.:cnt advantageous to orient the lowest row of the air jets, as indicated at 42 in figure 5, slightly downwards, that is to say towards the bottom of the pot. The corresponding air inlet openings can also be slightly oblique with respect to the radial direction, so that the jets cause the mixture to rotate or propel itself. To some extent, this can be achieved by causing the air to move in a helix within the space surrounded by the outer sleeve 30.
However, it
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It is convenient and advantageous to locally deform the side wall of the pot so that the jets 42 are oriented obliquely with respect to the radial direction.
Another advantage of the structure according to the invention is to reduce to a minimum the quantity of fuel remaining in the bottom, by flooding the burner in the event of an unexpected extinction of the laziness. the presence of the upwardly bulging portion of the pot split, and the location of the inlet fitting 37 lined up with the cavity 38 in the bottom, ensures that, if the burning ceases, only one can enter the pot once. sufficient liquid fuel to fill the channel 36 to a relatively low level. Commonly used control devices act to stop the flow of fuel when the level of the latter reaches the upper end of the fuel inlet pipe.
Another advantage of the described structure is to avoid any difficulty relating to the downward air flow and to prevent eddies which tend to cause poor combustion and the formation of free carbon. The structure of the air diffuser of the device according to the invention, comprising, for example, the deflectors extending outwards, isolates the central space of the pot and positively prevents any downward axial air flow or substantially axial. The local combustion which takes place on the outer surface of the sleeve 48 of the diffuser,
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also facilitates the upward movement of the mixture.
The products of this limited combustion tend to rise, carrying with them the unburned mixture. The slight upward air current along the diffuser, opposes the weak vortex currents which occur along the face in - separation of secondary air jets, which prevents any downward flow and the formation of free carbon. Thus, the air diffuser or flame propagator facilitates the action of the pot in several different ways.
It should be noted that, during the rapid rotation of air in a cylinder, the centrifugal force forces the air to settle against the outer wall while in the center it undergoes little movement and its pressure is low. Or., In the method and with the device according to the invention :, the lowest row of primary air inlet orifices 42 causes rapid rotation of the mixture in the lower part of the pot.
Hence the importance of applying the air at a uniform pressure both around the pot and outside it and upwards and inside, this result being obtained by means of the sets of The screens or deflectors described in connection with Figures 3 and 10. Of course, the construction and arrangement of these screens can vary to a large extent.
Another advantage of the burner structure shown, for example, in FIG. 6, consists in that it produces a flame of dimension
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relatively low vertical. In practice, this dimension is 25 to 30 cm less than that of the flames of the existing pot type burner of the same size or the same capacity. This feature is very important, in practice, given that it pormet to the manufacturer of heating appliance or furnace, to realize these appliances with a free vertical space, appreciably smaller.
In the past, flame height was a critical limiting factor, for example in solo ovens, since, of course, it is generally difficult, in practice, to use heating structures or ovens. neaux in which the laziness uniformly hits the top wall of the furnace. Reducing the height of the flame gives the builder considerable leeway and allows him to construct heaters or stoves which can be accommodated in more confined spaces, especially with regard to vertical bulk. This advantage is extremely important, especially in solo ovens.
Briefly, the liquid fuel is introduced into a circumferential channel, preferably adjacent to the side wall of the pot. The fuel is extensively vaporized by the con- duct of the heat of combustion downward - to the side wall of the pot, or through the diffuser structure.
Any cracking is pocketed by the screens or deflectors which prevent
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the liquid hydrocarbon to "see" the flame. This loss of radiant heat that would otherwise be available for vaporization is compensated by effective protection of the bottom of the pot from the direct effect of fast moving air. The rich mixture formed by the addition of air to the vaporized hydrocarbon is heated as it rises in the pot and at the same time drafts and downward eddies are avoided.
The rich mixture is converted first to an alcohol and then to aldehyde as it rises in the pot, and it finally receives the appropriate secondary air to ensure its complete combustion. These chemical transformations are celerated by the heat of the diffuser which :::. practically a catalytic effect.