Brûleur à flamme libre. La présente invention a pour objet un brûleur à flamme libre comportant une pla que dite "directrice de chaleur", disposée de façon telle qu'une partie au moins de la cha leur des produits de combustion qui serait normalement perdue est ramenée dans la zone (le chauffage utile du brûleur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du brûleur faisant l'objet dë l'invention.
La fi-. 1 représente une première forme d'exécution du brûleur selon l'invention, avec plaque directrice de chaleur en un métal homogène; La fi,-. 2 se rapporte à une seconde forme d'exécution et représente, en coupe, la plaque directrice de chaleur réalisée au moyen de deux métaux différents, juxtaposés; La fig. 3 est une coupe d'une troisième forme d'exécution avec plaque directrice et plaque réfleçtrice de chaleur; La fig. 4 représente, en plan, la plaque réflectrice de chaleur du brûleur représenté à la fig. 3;
La fig. 5 est une coupe schématique d'une quatrième forme d'exécution du brûleur à flamme libre avec plaque directrice et pla que réflectrice de chaleur; La fig. 6 est un plan du brûleur repré senté à la fig. 5; Les fig. 7, 8, 9 et 10 représentent schéma tiquement diverses variantes de construction de la plaque directrice de chaleur pour le brûleur à flamme libre représenté aux fig. 5 et 6.
Dans le brûleur représenté en fig. 1, le chiffre 1 désigne l'extrémité, côté flamme, du brûleur proprement dit auquel un combustible gazeux est amené à travers un robinet 2. Le haut 3 du brûleur fait saillie à travers une ouverture centrale 4, prévue dans une plaque directrice de chaleur 5, montée dans une ou verture de la plaque de foyer 6, d'un four- neau de cuisine, par exemple. L'ouverture centrale 4 de la plaque 5 est de dimensions telles qu'il soit formé un intervalle annulaire 8, constituant une arrivée d'air, entre le haut 3 du brûleur et la plaque 5.
La plaque directrice de chaleur 5 est de section galbée, de manière à correspondre pratiquement à la forme de la flamme du brûleur, lorsque celui- ci fonctionne. Ladite plaque directrice de chaleur 5 est munie, à sa surface supérieure, de nervures 7 destinées à supporter un réci pient 8 à chauffer.
La plaque directrice de chaleur 5 est sup portée sur la plaque de foyer 6 au moyen de pattes d'appui 9 et le diamètre de ladite pla que 5 est inférieur à celui de l'ouverture de la plaque de foyer, de telle sorte qu'il existe, entre ces deux plaques, un passage annulaire 10. Au cours du fonctionnement du brûleur, l'air peut circuler à travers ledit pas sage annulaire 10, suivant la direction de la flèche 11, dans l'espace compris entre la sur face supérieure de la plaque 5 et le fond du récipient 8 à chauffer.
Comme le poids spé cifique de cet air froid est plus grand que celui des gaz de combustion du brûleur, lors qu'il est en service, cet air froid circulera tout d'abord le long de la surface supérieure de la plaque 5 et refroidira celle-ci le long de son parcours en absorbant, en même temps, la chaleur de la plaque 5 et la renvoyant dans la chambre de combustion entre la pla que 5 et le fond du récipient 8.
Afin d'as surer l'écoulement de l'air dans la direction de la flèche 11, il est nécessaire que, grâce à un choix convenable de la hauteur des nervures 7 sur la plaque 5, le récipient 8 soit élevé, au-dessus de la plaque 5, à une hauteur telle que la combustion du gaz combustible ait lieu sans aucune formation d'oxyde de car bone, puisque, si la distance B entre le fond du récipient 8 et la plaque 5 était trop faible, la flamme du brûleur serait étouffée dans cet espace et ne pourrait être allumée que là où le gaz combustible quitte ledit espace, autour du bord du récipient 8.
D'autre part, grâce à un dimensionnement convenable de la distance B, la flamme pourra être allumée au voisinage immédiat du haut 3 du brûleur. Les inventeurs ont constaté que la hauteur convenable des nervures 7, dans ce but, était comprise entre 0,07<I>D</I> et 0,1<I>D, D</I> désignant le diamètre extérieur de la plaque 5.
On voit que, grâce au mode de construc tion ci-dessus décrit, la plaque directrice de chaleur 5 est disposée pour ramener la cha leur perdue des gaz de combustion de la flamme du brûleur dans la zone de chauffage utile de ce dernier et, en même temps, pour préchauffer l'air nécessaire à la combustion du brûleur.
L'intervalle annulaire 8 entre le haut 3 du brûleur et la plaque directrice de chaleur 5 forme un passage à travers lequel l'air peut circuler dans la direction de la flèche 12. Le but principal de cet intervalle S est la constitution d'une ouverture à travers la quelle les débris d'aliments ou de matières analogues, qui pourraient éventuellement dé border du récipient 8, peuvent être enlevés, afin d'éviter leur accumulation sur la face supérieure de la plaque 5.
Dans ce but, un intervalle .S' étroit suffit, la disposition em ployée étant, de préférence, telle que l'angle entre la surface inférieure de la plaque di rectrice de chaleur 5 et la surface extérieure du brûleur 1, au-dessous de ladite plaque 5, soit supérieur à 90 , de telle sorte que le courant d'air 12 soit étranglé.
Cet étrangle ment du courant d'air sera particulièrement efficace si l'ouverture centrale 4 de la plaque 5 est munie d'une arête aiguë face au haut 3 du brûleur, Dans le brûleur décrit en référence à la fig. 1, la surface inférieure de la plaque di rectrice de chaleur 5, opposée à sa surface supérieure qui est adjacente à.
la flamme du brûleur, est lisse et polie, de manière à pré senter des propriétés prononcées de réflexion de la chaleur et de très faibles propriétés d'émission calorifique. Par ce moyen, la quantité de chaleur rayonnée à partir de la dite plaque 5 dans la direction du bas, c'est-à- dire en s'éloignant de la chambre de com bustion du brûleur, est pratiquement nulle. La surface supérieure de la plaque directrice de chaleur 5, qui est adjacente à la flamme du brûleur,
peut être soit en une matière à haute émissivité calorifique, soit polie, à la façon d'un miroir, de manière à présenter de bonnes propriétés réflectrices.
La plaque directrice de chaleur 5 que pré sente le brûleur de la fig. 1 est en un métal unique, mais il est également possible de pré voir une plaque 5 bimétallique, comme re présenté à la fig. 2.
Dans la, plaque directrice de chaleur 5 représentée à. cette figure, c'est un métal à haute émissivité calorifique, par exemple du fer, qui forme la surface supé rieure 13 de la plaque, adjacente à la flamme du brîlleur. Au contraire, c'est un métal à haute réflectivité, par exemple de l'alumi nium, qui forme la surface inférieure 14 de la plaque, à l'opposé de celle adjacente à la flamme. La surface inférieure 14 de la pla que, c'est-à-dire la surface d'aluminium, est polie de manière à former miroir.
La surface supérieure 13 de la plaque peut également, si on le désire, être polie. Selon une variante de réalisation de la pla que directrice de chaleur 5, utilisable avec le brûleur selon la fig. 1, ladite plaque 5 peut être constituée par une feuille d'alumi nium polie sur ses deux faces. Dans toutes les variantes du brûleur selon la fig. 1, dans lesquelles la surface supérieure de la plaque 5 est polie, cette surface forme miroir et ré fléchit la chaleur des gaz de combustion du brûleur vers la zone de chauffage utile du brûleur, où elle est utilisée pour chauffer le récipient 8.
Dans la forme d'exécution des fig. 3 et 4, une plaque directrice de chaleur 15 est montée au-dessus d'une seconde plaque 16, ces plaques étant toutes deux bimétalliques. La. surface de plaque 15- qui fait face au fond du récipient 8 à chauffer est, de préfé rence, constituée en un métal à haute émissi- vité calorifique, par exemple en fer, tandis que la surface inférieure de la plaque 15 et la surface inférieure de la plaque 16 sont en un métal à haute réflectivité calorifique, par exemple en aluminium poli.
La surface supé rieure de la plaque 16 peut être soit en un métal à haute émissivité, soit en un métal à haute réflectivité calorifique.
La plaque inférieure 16 est supportée par des pattes 17, figées à la plaque de foyer 6. Ladite plaque inférieure 16 comporte des nervures 18, dirigées vers le haut, par les quelles est supportée la plaque supérieure 15. Ladite plaque 15 est également munie de nervures 19, par lesquelles peut être supporté le récipient 8 à chauffer. Comme représenté à la fig. 3, l'air nécessaire à la combustion du brûleur circule dans la direction de la flèche 11 à travers les passages formés entre les nervures 18, jusqu'à l'espace entre les deux plaques 15 et 16 et repart avec les gaz chauds de la combustion, dans la direction de la flèche 11, entre la plaque supérieure 15 et l'objet à chauffer 8.
L'ouverture centrale de la plaque supé rieure 15 a un diamètre approximativement correspondant à celui de la flamme du brû leur et le bord intérieur de ladite plaque est évidé de manière à former une rigole 20, pour recueillir le résultat de tout déborde ment du récipient 8.
Dans le brûleur représenté aux fig. 3 et 4, l'air circulant dans la direction de la flè che 11, entre les plaques 15 et 16, est pré chauffé par lesdites plaques et, par consé quent, les refroidit.
La chaleur rayonnée dans la direction du bas, à partir de la flamme du brûleur, est réfléchie sur le fond du récipient 8, à travers l'ouverture centrale de la plaque 15, par la surface supérieure de la plaque 16, si cette dernière a une certaine réflectivité, ou bien elle est absorbée par la dite plaque 16 et rayonnée à nouveau vers le fond du récipient 8, si ladite surface supé rieure de la plaque 16 a des propriétés d'absorption et d'émission calorifiques.
D'autre part, les gaz de combustion chauds et non lumineux du brûleur frappent la pla que 15 et, de sa partie supérieure à proprié tés émettrices calorifiques, la chaleur est ren voyée par radiation dans la zone de chauf fage utile du brûleur, vers le fond de l'objet à chauffer $. On peut obtenir une surface à haute émis sivité calorifique, par exemple en oxydant, ou en peignant ladite surface, de manière à ce qu'elle devienne noire. D'autre part, on peut obtenir une surface à haute réflectivité, soit en la polissant, soit en la peignant en blanc.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 5 et 6, le brûleur proprement dit 1 com porte, à sa partie supérieure, deux évents ou orifices à gaz 22 et 23, communiquant res pectivement avec des passages d'adduction de gaz 24 et 25, à travers lesquels on peut com mander l'admission de gaz, à la manière con nue, indépendamment, de manière à obtenir, comme on le désire, "feu doux" ou "feu vif".
Comme représenté à la fig. 5, le brûleur 1 comporte un épaulement 26, dirigé vers l'extérieur, sur lequel est montée une plaque 27, de matière à haute réflectivité calorifique, par exemple en feuille d'aluminium poli. Ce réflecteur 27 est, de préférence, de dimen sion à peu près égale à celle de la surface de chauffage utile désirée du brûleur.
Montée au-dessus de la plaque réflectrice 27, une plaque directrice de chaleur 28 est disposée coneentriquement par rapport à la plaque 27 et parallèlement à celle-ci. Elle comporte une ouverture centrale à travers la quelle fait saillie le haut du brûleur 1. La dite plaque directrice de chaleur 28 est en une matière à haute émissivité calorifique, telle que la fonte noire, et elle est supportée à sa périphérie par un anneau 29, monté lui-même sur le haut 110 d'un fourneau de cuisine. Ladite plaque directrice de chaleur 28 est munie de nervures, dont les arêtes 111 s'élè vent au-dessus de la plaque et servent à sup porter le récipient à chauffer.
Le bas 112 des- dites nervures se prolonge au-dessous du plan de la plaque, entre ladite plaque 28 et la plaque réflectrice de chaleur<B>27.</B>
Les nervures 111, 112, sur la plaque direc trice de chaleur 28, auront la forme la plus convenable pour une bonne transmission calo rifique, compatible avec une fabrication ai sée. Par exemple, comme représenté aux fig. 7 à 9, qui sont des coupes suivant la droite a-b de la fig. 5, lesdites nervures peuvent être de forme ondulée, comme repré senté aux fig. 7 et 8 et obtenues par embou tissage de ladite plaque 28, ou bien, elles peuvent être venues de fonte avec la pla que 28, comme représenté à la fig. 9,
ou en core fabriquées séparément et fixées à la pla que 28 par soudure ou brasure. Si on le dé sire, afin d'augmenter la surface transmet trice de chaleur, lesdites nervures 111 et 112 peuvent être disposées en spirales, comme re présenté à la fig. 10.
Le fonctionnement du brûleur à flamme libre représenté aux fia. 5 et 6 est le suivant: on suppose que le brûleur est à utiliser pour chauffer le contenu d'un récipient 113, sup porté au-dessus de la flamme sur les nervures supérieures 111 de la plaque directrice de chaleur 28. La partie centrale de la flamme du brûleur est dirigée sur la partie cen trale du fond du récipient 113, qui est libre et non supportée par la plaque directrice de chaleur 28. Les produits chauds de la com bustion de la flamme s'échappent, cepen dant, dans la direction de la flèche 114, à travers les passages existant entre le fond du récipient 113 et les nervures supérieures 111 de la plaque directrice de chaleur 28.
Les produits chauds de combustion chauffent la plaque 28 sur celui de ses côtés qui touche le récipient 113, à une température de 300 à 500 C, notablement plus élevée que celle du fond du récipient. A cause de l'émissivité calorifique de la plaque 28, presque égale à celle du corps noir, ladite plaque 28 trans met une partie considérable de la chaleur, par radiation, au fond du récipient 113.
Mais, par suite du chauffage de la plaque 28 par les produits chauds de la combustion, il y a également une radiation de la plaque 28 vers le bas, qui occasionnerait une perte de rendement calorifique, si la plaque ré- flectrice 27 n'était pas disposée au-dessous de la plaque 28, de telle sorte qu'elle réfléchit cette radiation calorifique dirigée de haut en bas et la renvoie sur la plaque directrice de chaleur 28 et, par suite, dans la zone de chauffage utile du brûleur, avec seulement une perte de quelques pour cent, En sus de la conservation de chaleur ci- dessus mentionnée,
cette forme d'exécution est telle que l'air nécessaire à la combustion du brûleur pénètre, suivant la direction de la flèche 115, dans la chambre de combus tion, à. la suite de l'échappement des produits de combustion, à travers les passages existant entre la plaque réflectrice 27 et les nervures 112 prévues sur la face inférieure de la pla que directrice de chaleur 28. La plaque ré- flectrice 27 et la plaque directrice 28, émet trice de chaleur, préchauffent par conséquent l'air qui pénètre dans la chambre de combus tion suivant la direction de la flèche 115, ce qui augmente le rendement calorifique du brûleur.
Les brûleurs représentés et décrits peu vent être employés avec un combustible quel conque, gaz ou huile, et, lorsqu'on utilise ces brûleurs pour la cuisine par exemple, des ustensiles de cuisine spéciaux ne sont pas né cessaires. Au contraire, on a constaté que les ustensiles en fonte les moins coûteux, ayant l'extérieur de leur fond non poli, sont les plus favorables à une transmission écono mique de la chaleur.
On a également constaté que l'emploi des brûleurs représentés et décrits permet d'ob tenir une économie de gaz combustible de l'ordre d'environ dix pour cent.