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Perfectionnements aux appareils à brûleurs.
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La présente intention est relative à de nouveaux perfectionnements intéressants aux appareils à brûleurs.
Elle concerne, plus particulièrement, la combinaison d'un ajutage ou gicleur pour la pulvérisation d'un combustible liquide et d'un ensemble comportant un porte-flamme et un carter pour obtenir un mode de combustion efficace.
De manière générale, l'appareil à brûleur suivant la présente invention comprend un porte-flamme tubulaire'perforé présentant une extrémité ouverte, un gicleur ou ajutage servant à distribuer un combustible, monté coaxialement au voisinage de l'extrémité ouverte du porte-flamme et servant à pulvériser du combustible dans celui-ci, vers son autre extrémité, ainsi qu'un carter tubulaire à extrémités ouvertes entourant au moins une partie du porte-flamme dans la direction axiale de celui-ci, de façon à entourer l'extrémité ouverte de ce porte-flamme, le carter étant espacé du porte-flamme et s'étendant parallèlement à celui-ci.
Selon une particularité importante de la présente invention, l'appareil du type défini dans le paragraphe précédent comporte un gicleur du type à aspiration, parce que de tels gicleurs peuvent être agencés pour as- surer des débits de combustible extrêmement faibles, tout en ne nécessitant pas une pompe de combustible à pression élevée , une soufflerie d'air à capacité élevée, de tels gicleurs coopérant avec les parties restantes de l'appareil pour assurer une combustion efficace et relativement exempte de fumée.
Selon d'autres particularités de l'invention,
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le gicleur et le porte-flae sont r4t?lbl"G Axil-' er 'Jar rapport =u carter,- un répartiteur de firmes &l..':t éventuellement prévu à l'extrémité du porte-flamme éloignée du gicleur , tandis qu'il est éventuellement possi'le aussi de faire varier la section du porte-flamme, en tension de la distance au gicleur.
L'invention ressortira davantage de la description suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés qui illustrent des formes d'exécution préférées de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation de l'appareil à brûleur suivant l'invention; -, la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 1; - la figure 4 est, à plus grande échelle,une cou- pe suivant la ligne 4-4 de la figure 1, l'ajutage ou gicleur étant montré en élévation; - la figure 5 est une vue en élévation d'une autre forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention ; - la figure 6 est une coupe transversale sui- orant la ligne 6-6 de la figure 5;
- la figure 7 est une coupe longitudinale centrale!, en partie brisée, d'un appareil à brûleur comportant un autre type de porte-flamme; - la figure 8 est une vue en élévation de l'ap- pareil montré à la figure 7, celui-ci étant modifié de manière à comporter un répartiteur de flammes; - la figure 9 est une coupe transversale sui- vant la ligne 9-9 de la figure 8; et - la figure 10 est, à plus grande échelle, une coupe longitudinale centrale d'un gicleur du type à aspira- tion.
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Aux figures 1 à 4, la notation de référence 10 désigne un carter tubulaire à extrémités ouvertes, fabriqué, de préférence, en unematière résistant à la corrosion et à la chaleur, par exemple en acier inoxydable. La notation de référence 12 désigne un porte-flamme constitué par un élément tubulaire présentant, sur sa longueur, une multipli- cité de perforations 14' Le porte-flamme 12 est monté concentriquement par rapport au carter 10 et est maintenu espacé de celui-ci, grâce à des séries axialement espacées l'une de l'autre de pattes radiales écartées circonférentiel- lement l'une de l'autre, ces pattes étant désignées par la notation de référence 16.
Les pattes 16 sont fixées au porte-flamme 12 et présentent une longueur telle qu'elles soient en contact, de manière à pouvoir coulisser,avec la surface intérieure du carter 10.
Au voisinage d'une extrémité du porte-flamme 12 est fixée une console de montage 18, qui est décalée de la manière montrée et présente une boutonnière de régla- ge 20. Le porte-flamme 12 est fixé dans une position axialement ajustée dans le carter 10, grâce à un disposi- tif constitué par une bague de montage 22 pouvant coulisser dans le carter 10, un boulon 24 à grande tête 3'étendant dans la boutonnière 20, un trou ménagé dans la bague 22 et une l'ente 26 prévue dans le carter 10, un bouton molleté 28 étant vissé sur le boulon 24, de manière à maintenir fixe- ment la bague 22 et la console 18 dans des positions in- dividuellement réglée par rapport à la dimension axiale du carter 10, grâce aux fentes 20 et 26.
La bague 22 constitue un support pour un gicleur ou ajutage désigné, de manière générale,par la notation de référence 30. Ure série de tiges radiales 32 circonfé- rentiellement espacées l'une de l'autre sont vissées, par leurs extrémités intérieures dans une bagne de montage
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33 portée par le gicleur 30, leurs extrémités extérieures étant soudées ou autrement assujetties à la bague 22, de façon que le gicleur 30 soit monté coaxialement au porte- flamme 12 dans une position axialement réglée, grâce à la possibilité susdécrite de réglage de la position de la bague 22.
Le porte-flamme 12 est réalisé en une matière résistant à la corrosion et à la chaleur, de préférence en un métal tel que l'acier inoxydable. Cependant d'autres matériaux sont utilisables à cette fin, notamment des matières'céramiques , du "Fiberfrax"(produit de la Carborun- dum Company, Niagara Falls, New York), et des métaux revê- tus de matières céramiques. On préfère que les pattes 16 et la console 18 soient constituées de la même matière que le porte-flamme 12 lui-même, c'est-à-dire.que la par- tie tubulaire perforée de celui-ci. Cependant, lorsque l'élément tubulaire perforé est en une matière céramique, on préfère que la console 18 soit réalisée en un métal résistant à la chaleur avantageusement fixé au porte- flamme tubulaire perforé 12.
La figure 10 montre les détails structurels intérieurs du gicleur 30. Celui-ci comporte un corps tubu- laire 34 présentant une lèvre 36 dirigée vers l'intérieur à une extrémité . L'autre extrémité du corps tubulaire 34 est filetéeintérieurement et extérieurement, un capuchon 38 étant vissé sur le filetage extérieur du corps 34, la bague de montage 33 étant maintenue en place entre le capuchon 38 et'le corps 34 du gicleur'.Ce mode d'as- semblage permet un démontage aisé du gicleur pour l'exécutio n de réparations ou pour son remplacement. Le capuchon 38 présente une ouverture centrale 42, dans laquelle s'étend un bossage fileté 44.
Une conduite d'amenée d'air 46
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est reliée au capuchon 38 à l'aide d'un raccord 48, en sorte que de l'air peut être introduit sous une pression modérée, par exemple sous une pression d'environ 0,14 à environ 0,7 kg/cm2, à l'intérieur du corps 34 du gicleur.
Une tige de tourbillonnement 50 est vissée, connue montré, dans le corps 34 du gicleur. La partie de la tige de tourbillonnement 50 voisine du capuchon 38 présente un passage central 52 qui communique avec un passage trans- versal 54, en sorte que l'air arrivant par la conduite 46 peut être amené dans l'intervalle annulaire entre le corps
34 du gicleur et la tige de tourbillonnement 50 par le passage transversal 54. Deux plaques à orifices 56 et 58 sont maintenues contre la lèvre 36 , par le fait qu'une par- tie terminale tronconique 60 de la tige de tourbillonnement
50 prend appui contre une surface complémentaire de la plaque 58. La tige de tourbillonnement 50 présente, comme montré, un épaulement 62 à son extrémité et une pointe tron- conique 64.
La plaque 58 présente une ouverture centrale
66 qui communique avec la chambre de tourillonnement 68 l'extrémité de définie par l'écartement entre/la tige de tourbillonnement
50 et la plaque 58. Les plaques 56 et 58 sont en contact, de manière étanche, à leurs périphéries, comme montré.
Cependant, ces plaques sont légèrement espacées l'une de l'autre, comme montré en 70, dans un intervalle allant vers l'extérieur à partir de leur centre. La plaque 56 présente un orifice de décharge central 72 dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de l'orifice 66 ménagé dans la plaque 58.
Une communication est établie entre l'intervalle
70 prévu entre les plaques 56 et 58 et l'extérieur du corps
38, grâce à un passage 74 ménagé dans la plaque 58, ce pas- sage communiquant avec un passage 76 prévu dans le corps
34 du gicleur. Un conduit extérieur 78 est fixé à l'extéri- eur du corps 34, par exemple par soudure en 80, ce conduis
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permettant l'introduction de combustible dans l'intervalle 70 ménagé entre les plaques à orifice 56 et 58.
Comme il est d'usage, la partie tronconique 60 de la tige de tourbillonnement 50 présente une série de fentes inclinées ,espacées circonférentiellement l'une de l'autre, une de ces fentes étant montrée en 82.
Ces fentes 82 permettent une communication du fluide entre l'intervalle annulaire ménagé entre la tige 50 et le corps 34 et la chambre de tourbillonnement 68, en sorte que l'air amené dans la chambre de tourbillonnement 68 à partir dudit intervalle annulaire est animé d'un mouvement de rotation ou de tourbillonnement.
On expliquera le fonctionnement du gicleur montré à la figure 10, afin de mettre en lumière les résultats extraordinairement bénéfiques obtenus grâce à l'emploi d'un gicleur du type à aspiration, conjointement avec le carter 10 et le porte-flamme 12. De l'air est introduit dans le gicleur 30 à une pression modérée, par exemple d'environ 0,14 à environ 0,7 kg/cm2, le gicleur 30 présentant des dimensions telles qu'il permette un débit de combustible d'environ 0,38 à 3,8 litres/heure, le débit d'air étant d'environ 0,2 à 2,0 m3/heure.
Il est évident que la quantité d'air à pomper est très faible oa même minime et que l'on peut se contenter d'uti- liser des pompes à air très simples et peu coûteuses, tel- les que des pompes à air du type à ailettes rotatives.
L'air entrant dans le gicleur 30 passe par les passages 52 et 54, pour être amené dans l'intervalle annulaire entre la tige de tourbillonnement 50 et le corps 34 du gicleur,, puis cet air entre dans la chambre de tourbillonnement 68 par les fentes 82, en étant animé d'un mouvement de tour- billonnement. L'air sort ensuite du gicleur par les orifice 60 et 72 ménagés dans les plaques 58 et 56. Le age d'ai@
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dans le gicleur 30 crée un vide dans l'intervalle 70 entre les plaques 56 et 58. Ce vide sert à aspirer du.combustible liquide, tel que de l'huile combustible, dans l'intervalle
70, par les passages 74 et 76, ainsi que par le conduit 78, étant entendu que ce conduit 78 est connecté à une source de combustible.
Cette situation, en ce qui concerne l'as- piration de combustible dans le gicleur 30, se maintient même si la source de combustible est soumise à la pression atmosphérique et se trouve à un niveau moins élevé que le gicleur 30. En fait, on préfère que la source de combusti- ble se trouve quelques centimètren dessous du gicleur 30, lorsque ce dernier a une capacité telle que celle qui a été indiquée plus haut. Le combustible entrant dans l'intervalle 70 se dirige vers la région des orifices 66 et 72, d'où il est prélevé et envoyé avec l'air en de- hors du gicleur 30, sous forme d'un fin brouillard de gout- telettes liquides.
On notera ici que le caractère du brouillard du combustible liquide sortant du gicleur 30 est tel, avec un combustible présentant des caractéristiques physi- ques, telles que sa viscosité et sa tension superficielle, voisines de celles du fuel-oil commercial n 2, que l'al- de ce brouillard @ lumage de ce brouillard produise une flamme jaunâtre, dont de minces goutte- lettes enflammées d'huile sont projetées en profusion.
Cette profusion de gouttelettes enflammées d'huile émanant du corps principal de la flamme achève normalement de brûler à courte distance du corps principal de la flamme et ces gouttelettes sont normalement recueillies et égout- tées des surfaces environnantes. Un tel mouillage des surfaces adjacentes peut encore être assuré et provoque.
- de manièrd prédominante, par des gouttellettes sortant du gicleur ou du corps même de la flamme, sans avoir appa- remment été allumées Cependant, les difficultés rencontrées
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lors de l'utilisation du gieleur 30, en ce qui concerne le caractère de la flamme et l'émission d'une profusion de gouttelettes d'huile en ignition ou non sont entièrement. éliminées, lorsque le gicleur 30 est utilisé conjointement avec le carter 10 et le porte-flamme 12. Dans cet ensemble, le caractère de la flamme se modifie entièrement.
La combus- tion est intense et est fortement dirigée vers l'extrémité du porte-flamme 12 éloignée du gicleur 30, la flamme sor- tant du porte-flamme 12 sous forme d'un souffle chaud de produits de combustion ou, lorsque le porte-flamme 12 n'est pas suffisamment long, sous forme d'une flamme portée à une température élevée. La combustion est de ce genre lorsque l'axe de l'appareil est horizontal ou vertical, comme montré sur le dessin. Bien que la raison de l'ac- tion favorable de l'ensemble décrit ci-dessus n'apparaisse pas clairement, on suppose que le courant d'air assuré dans le carter 10 et les perforations 14 au voisinage du gicleur 30 est tel que les gouttelettes en question tendent à rester au voisinage de l'axe du porte-flamme en sorte que ces gouttelettes restent dans la zone de combustion.
Non seulement l'appareil permet une combustion hautement efficace du combustible, lorsque le débit de combustible est extrêmement faible, mais un autre avanta- ge remarquable de l'appareil réside dans le fait qu'il ne se forme pratiquement pas de suie ni de carbone sur les surfaces de l'appareil. Le seul changement que l'on note au cours d'essais prolongés avec diverses formes de l'ap- pareil est une simple décoloration due aux températures élevées subies par l'appareil.
Une raison pour laquelle on a insisté forte- ment sur l'emploi d'un gicleur du type à aspiration dans l'appareil réside dans le fait que cet appareil permet
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précisément l'utilisation de tels gicleurs, alors qu'en général ces gicleurs se sont révélés par ailleurs peu satisfaisants. A cet égard, il faut .souligner le fait important que ce type de gicleur s'est révlé intéressant pour être utilisé particulièrement, mais non exclusivement dans les cas où des consommations de combustible extrême- ment faibles sont désirables, notamment dans le cas de dis- positifs de chauffage pour incinérateurs ou de chauffe-eau du type communément utilisé dans les habitations privées.
Dans certaines utilisations, il est souhaitable que la flamme ou les produits de combustion à température élevée émis par le porte-flamme 12 soient à là fois dirigés radialement et axialement, plutôt que d'être dirigés principalement en direction axiale, comme dans le cas du porte-flamme 12 montré à la figure 1 (en particulier lorsque ce porte-flamme est court), bien qu'il soit évident que lorsqu'on se rappcoche progressivement de l'extrémité du porte-flamme 12 , il se produit un déchargement progres- sivement croissant de produits de combustion ou de flammes par les perforations 14. Ainsi, même avec l'appareil montré à la figure 1, il y a un dégagement ou une évacuation radiale de chaleur ou de flamme, en plus de la décharge principale le long de l'axe de l'appareil.
Cependant, lorsqu'on désire accentuer le déchargement radial de chaleur et/ou de flamme, il est recommandable d'utiliser le porte-flamme montré aux figures 5 et 6.
Aux figures 5 et 6, l'appareil représenté est identique à celui montré à la figure 1, si ce n'est que le porte-flamme 12 est équipé d'un répartiteur de flammes 84 à son extrémité extérieure. Le répartiteur de flammes 84 est constitué d'une plaque circulaire présentant un re- bord annulaire vertical 86 qui entoure l'extrémité exté- rieurs du porte-flamme 12 et est fixé à celui-ci.
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Le répartiteur uc :-::. b1r±:-:!S peut ',''l::-:.l. une s4rt< de perforations éi ,1.ans sa }irt:."" :.., 1 ét.f:r.<1:mt sur le porte- flamme 12,comme montré. Au cours du fonctionnement, de l'appareil représenté- aux figures 5 et 6, la flamme et les produits de combustion chauds sont évacués principale- ment en direction radiale par lesperforations 14 voisines du répartiteur de flammes 84, les perforations 88 assurant une certaine évacuation axiale de flamme et/ou de produits de combustion chauds, lorsque les perforations 88 sont prévues.
Bien que le porte-flamme utilisé dans les deux formes d'exécution de l'invention décrites plus haut ait des dimensions radiales constantes tout le long de son axe, ceci n'est pas nécessaire et les dimensions radiales du porte-flamme peuvent augmenter de manière progressive ou non, vers l'extrémité exposée de celui-ci, si on le dési- re. La figure 7illustre un porte-flamme 90 présentant cette forme. On verra que la section du porte-flamme 90 augmente progressivement en direction axiale, à partir d'une dimension minimum au voisinage du gicleur 30.
Bien que l'inclinaison soit constante dans la variante de l'invention illustrée à la figure 7, il est évident que la section du porte-flamme 90 peut varier de manière non graduelle. En général, on préfère que la variation de la section transversale se fasse de manière positive, comme montré à la figure 7, et que le rapport du changement de diamètre à la longueur axiale du porte - flamme 90 soit de l'ordre d'environ 1:2 à environ 1:4.
Par ailleurs, on comprendra que ce rapport peut diminuer depuis ces valeurs jusqu'à zéro, cette dernière valeur étant celle qui prévaut dans les autres formes d'exécu- tion illustrées de l'invention. Au besoin, ou si on le .'.faire, ce rapport peut même être négatif. Bien que le porter
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fL1J!1:n:t :O p!',j:3ent une p-iroi inclinée sur Foute sa lon- gueur axiale, on peut évidemment aussi faire en sorte que la variation du diamètre du porte-flamme ne se fasse que dans la partie de celui-ci qui se trouve à l'extérieur du carter.
Tout comme l'appareil montré à la figure 1, l'ap- pareil représenté à la figure 7 peut être modifié pour comporter un répartiteur de flammes. Les figures 8 et 9 illustrent l'appareil de la figure 7 auquel un répartiteur de flammes 94 a été incorporé. Le répartiteur de flammes 94 sert aux mêmes usages et possède la même fonction générale que le répartiteur de flamme,84 décrit précé- demment. Comme le révèlent clairement les figures 8 et 9, le répartiteur de flammes 94 est constitué d'une plaque circulaire présentant un rebord 96 par lequel ce répartiteur est fixé au porte-flamme 90. Tout comme le répartiteur de flammes 64,le répartiteur de flammes 94 peut éventuelle- ment présenter des perforations, comme celles montrées en 98.
L'ampleur avec laquelle le porte-flamme fait sail- lie par rapport au carter est, dans une large mesure, affaire de choix, pour les diverses formes de porte-flan- me utilisées. Le porte-flamme peut s'étendre d'une posi- tion aans laquelle il se termine sensiblement au niveau de la sortie du carter jusqu'à une position dans laquelle il fait sensiblement saillie par rapport à celui-ci.Cepen- dant, on souhaite, en général, que le porte-flamme s'é- tende à partir du carter sur une distance minimum corres- pondant sensiblement à la moitié de son diamètre et, de préférence, sur une distance minimum correspondant à son diamètre.
Les dimensions suivantes du porte-±lame et du carter se sont révélées très satisfaisantes, dans le cas de l'appareil illustré à la figure 1. Avec un gicleur d'un*
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capacité d'environ 0,38 litre par heure, le carter le avait une longueur de Il,4 cm , une épaisseur de parsi de 3,2 mm et un diamètre intérieur de 5 cm. Le porte- flamme 12 avait une épaisseur de paroi de 0,8 mm, un diamètre intérieur de 3,8 cm et une longueur telle qu'il faisait saillie par rapport au carter 10 sur une distance de 3,8 cm. Avec un gicleur d'une capacité de 1,1 litre par heure, on a employé un carter 10 présentant une longueur de 15 cm, une épaisseur de paroi de 3,2 mm et un diamètre intérieur de 7,3 cm.
Le porte-flamme avait une épaisseur de paroi de 1,6 mm et un diamètre intérieur de 5,4 cm.
Par ailleurs, le porte-flamme avait une longueur telle qu'il faisait saillie par rapport au carter 10 sur une distance de 3,8 cm. Avec un gicleur d'une capacité de 1,9 litre/heure, on a employé un carter 10 présentant une longueur de 15 cm et un diamètre intérieur de 10 cm, avec un porte-flamme 12 présentant un diamètre intérieur de 7,6 cm et une épaisseur de paroi de 1,6 cm. Dans ce cas également, le porte-flamme faisait saillie par rapport au carter sur une distance de 3,8 cm. Dans les trois variantes décrites plus haut, les porte-flammes présentaient des perforations 14 ayant les dimensions et les écartements suivants : diamètre de 3,2 mm et écartement de centre à centre de 6,4 mm, diamètre de 4 mm et écartement de centre à centre de 6,4 mm, diamètre de 4,8 mm et écartement de centre à centre de 7,9 mm.
On notera que dans chacun des cas, le rapport des diamètres des porte-flammes à ceux des carters res- pectifs est d'environ 0,75. Des rapports voisins de ce chiffre se sont généralement avérés préférables} bien que des rapports allant d'environ 0,65 à environ 0,85 se soient révélés généralement acceptables.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée
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aux formes d'exécution décrites plus haut et que de nombreuses codifications peuvent y être apportées, sans sortir du cadre de l'invention, tel qu'il est défini dans les revendications suivantes.
REVENDICATIONS. -
1.- Appareil brûleur , caractérisé en ce qu'il comprend un porte-flamme tubulaire perfora et un gicleur de combustible du type à aspiration monté au voisinage d'une extrémité du porte-flamme et servant à pulvériser du combustible dans le porte-flamme vers l'autre extrémité de celui-ci.