Brûleur rotatif à huile La présente invention a pour objet un brû leur rotatif à huile, destiné notamment à un four rotatif.
Le brûleur objet de l'invention comprend une cuvette ouverte à sa partie supérieure et délimitant intérieurement, par son fond et par sa paroi latérale qui est de section transversale circulaire, une chambre de combustion, des moyens pour envoyer de l'huile et de l'air dans ladite chambre, et un moteur pour faire tour ner la cuvette autour de l'axe de sa paroi laté rale.
Ce brûleur est caractérisé par au moins une ouverture pratiquée dans ladite paroi laté rale et par une paroi délimitant autour de la cuvette un espace annulaire dans lequel l'huile pulvérisée qui y pénètre par ladite ouverture sous l'effet de la force centrifuge, lorsque la cuvette est mise en rotation, peut être allumée afin d'amorcer la combustion.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in- vention est représentée au dessin à titre d'exemple.
La fig. 1 en est une coupe axiale.
La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle faite par 2-2 de la fig. 1.
Le brûleur représenté comprend une cuvette métallique 11 à paroi latérale et fond doubles, cette cuvette délimitant intérieurement une chambre de combustion 100. Entre les pa- rois latérales extérieure 13 et intérieure 15 qui sont tronconiques de manière à s'évaser vers le haut, et entre les deux fonds, est compris un espace 12. La partie supérieure de la cuvette est formée par un rebord tronconique 14 qui constitue un étranglement de la paroi inté rieure 15.
La cuvette est fixée par son fond inférieur sur un bâti rotatif, un disque de renforcement 16 étant interposé entre ce fond et le bâti ; celui-ci se compose de deux disques coaxiaux 17 qui sont espacés axialement et assemblés par plusieurs axes rivés 18. Le disque inférieur du bâti est serré entre un rebord annulaire que présente un manchon fileté 19 et une bague ta raudée 19' vissée sur ce manchon, celui-ci étant emmanché à force sur l'arbre 20 d'un moteur électrique 21.
Un ventilateur 22 et un disque 23 à rebord sont également fixés sur l'arbre 20 au moyen du manchon 19 et de la bague 19', le ventila teur étant situé au-dessous et le disque 23 au- dessus du disque inférieur 17 du bâti rotatif. Un cylindre creux 24 à paroi mince, dont la partie inférieure est située dans le bâti rotatif et dont la partie supérieure s'étend à l'intérieur de la cuvette 11, repose sur le disque 23 et est emprisonné à son extrémité inférieure par le rebord de ce disque,
son extrémité supérieure se termine au voisinage du plan de la partie 14 en forme d'entonnoir. La rotation du cylindre 24 par rapport au disque 23 est empêchée par un goujon 25 fixé au disque et engagé dans une encoche pratiquée dans le cylindre. La par tie du cylindre comprise entre les disques 17 formant le bâti rotatif présente des ouvertures de manière que seules subsistent des parties étroites 26 de cette partie du cylindre. L'ex trémité supérieure du cylindre est fermée par un disque 27 soudé dans celle-ci et muni en son centre d'un bouton 28 que l'on peut saisir pour enlever ou mettre en place le cylindre.
L'extrémité supérieure du cylindre sup porte un chapeau amovible 30, dont la paroi supérieure 31 présente une ouverture à travers laquelle fait saillie le bouton 28. L'extrémité ouverte du chapeau s'évase, comme indiqué en 32, et la paroi latérale de ce chapeau présente intérieurement un rebord annulaire 33, ajusté étroitement autour du cylindre. Sur la paroi latérale du chapeau est soudée extérieurement une jupe 34 qui délimite autour du chapeau un conduit annulaire en communication avec l'in térieur du cylindre par plusieurs ouvertures 36, 35 pratiquées respectivement dans la paroi la térale du chapeau et dans la paroi latérale du cylindre.
La partie de la paroi latérale du chapeau située au-dessous du rebord 33 présente qua tre nervures intérieures verticales 38 (fig. 2) délimitant entre elles quatre évidements 37 dont la profondeur diminue progressivement en allant vers l'extrémité inférieure ouverte du chapeau.
Dans l'extrémité supérieure de l'arbre 20 du moteur qui présente un canal axial 63, est engagé, par son extrémité inférieure, un tube 40, fermé à son extrémité supérieure et présen tant, au voisinage de celle-ci, quatre ouvertures radiales dans lesquelles sont fixés quatre aju- tages 41. Autour de ce tube est disposé un élé ment cylindrique creux 42, dont l'extrémité in férieure est vissée autour de l'extrémité supé rieure de l'arbre 20 et dont l'extrémité supé rieure, fermée, présente quatre ouvertures ra diales de mêmes axes que les ajutages 41, dans lesquelles sont fixés des éléments tubulaires 43, les extrémités des ajutages 41 étant espa cées de l'élément cylindrique 42.
Les ouvertu- res pratiquées dans cet élément sont évasées à leurs extrémités intérieures pour former " des cavités 44 (fig. 2) distinctes les unes des autres. Dans la paroi latérale du cylindre 24 sont pra tiquées quatre ouvertures allongées 45, ce cy lindre et le chapeau 30 étant orientés de telle sorte que les parties centrales des ouvertures 45 et des parties supérieures des évidements 37 se trouvent en alignement avec les éléments tubulaires 43 qui, de même, sont en alignement avec les ajutages 41 et les ouvertures radiales du tube 40.
Le moteur 21 est logé dans une enveloppe 57 disposée dans l'une des extrémités d'un con duit à air en tôle 50, qui est de section trans versale rectangulaire et comporte une paroi in termédiaire 53 qui divise le conduit à air en un compartiment supérieur 54 et en un comparti ment inférieur 55. L'ensemble du brûleur est monté dans une enveloppe 56 de four, à l'ex térieur de laquelle s'étend l'une des extrémités du conduit à air 50.
Le moteur et l'enveloppe 57 sont fixés à la paroi inférieure 52 du conduit à air au moyen d'un chapeau 58 vissé sur un bossage fileté du moteur, bossage qui est percé et qui se trouve en alignement avec l'arbre 20 du mo teur. L'espace entre le moteur et l'enveloppe 57 peut être rempli d'huile de graissage par un tube 59 dont une extrémité est reliée à cette enveloppe et dont l'autre extrémité est munie d'un godet de remplissage 60 permettant de contrôler le niveau de l'huile 61.
Au chapeau 58 est relié un tube 62 qui aboutit à une source d'huile combustible dont la pression est telle que l'huile monte dans le tube 40, en passant par le canal axial 63 percé dans l'arbre du mo teur, jusqu'à un niveau situé légèrement au- dessus des ajutages 41 et des éléments tubu laires 43.
Autour de la partie supérieure de l'enve loppe 57 est disposé un conduit cylindrique 64 qui est fixé par sa partie inférieure à la paroi intermédiaire 53 du conduit à air et s'étend à travers une ouverture pratiquée dans la paroi supérieure 51 du conduit à air. Le conduit 64 fait communiquer le côté d'aspiration 65 du ventilateur 22 avec le compartiment inférieur 55 du conduit à air. Autour du ventilateur se trouve un carter cylindrique 66 fixé par sa paroi inférieure 67, laquelle est percée d'une ouverture pour recevoir le conduit 64, à la pa roi supérieure 51 du conduit à air.
La paroi supérieure 68 du carter du ventilateur se trouve au voisinage immédiat de la partie inférieure de la cuvette 11 du brûleur et présente une ou verture de passage pour le bâti rotatif de la cuvette. Dans le carter 66 du ventilateur, une plaque 69, qui présente une ouverture de pas sage pour le bâti rotatif de la cuvette et qui divise le carter en un compartiment supérieur 70 et en un compartiment inférieur 71.
Autour de la cuvette 11 sont disposées des parois cylindriques en tôle 74, 75, 76 et 77, ces parois étant de même axe que la cuvette 11. La paroi intérieure 74, qui est fixée à la paroi supérieure 68 du carter du ventilateur, est peu espacée de la cuvette 11 et est courte, cette paroi 74 est entourée étroitement par la paroi 75 qui s'étend légèrement au-dessus de la moi tié de la hauteur de la cuvette. La paroi 76 est plus largement écartée de la cuvette et s'élève bien au-dessus de celle-ci. Les parois 75, 76 et 77 sont fixées sur une plaque 73 en matière isolante portée par une plaque métallique 72 fixée à la paroi supérieure 68 du carter du ven tilateur.
Sur la paroi 76, latéralement à la cuvette, est montée une pièce coulée 78 de sec tion en U présentant dans son fond un loge ment dans lequel est engagée une pièce en cé ramique servant de support à un dispositif d'al lumage électrique 80 du type à incandescence ; ce dispositif peut êtré constitué, par exemple, par une résistance pouvant absorber 600 watts.
Dans un carter 81 monté sur l'extrémité extérieure du conduit à air 50 est logé un mo teur électrique dont l'arbre est relié, par l'in termédiaire d'un réducteur de vitesse, d'une manivelle et d'un levier 83,à un volet 84 à charnières susceptible de fermer une ouverture 85 pratiquée dans la paroi supérieure 51 du conduit à air, par laquelle le compartiment su périeur 54 du conduit à air communique avec ledit carter ; celui-ci présente une ouverture 86 qui le fait communiquer avec l'extérieur. Dans la paroi arrière du compartiment supérieur 54 du conduit à air se trouve une ouverture 87 dont la section de passage peut être réglée par une plaque coulissante 88.
Lorsque le moteur 21 fonctionne, l'air est aspiré par le ventilateur 22 à travers une ou verture 89 pratiquée à l'extrémité extérieure du compartiment inférieur 55 du conduit à air et arrive, par des ouvertures 90 pratiquées dans la paroi intermédiaire 53, dans le côté aspira tion 65 du ventilateur, après s'être écoulé au tour de l'enveloppe 57 du moteur en emprun tant le conduit cylindrique 64.
L'air refoulé par le ventilateur peut quitter le compartiment inférieur 71 en suivant deux trajets : 1) il pénètre dans le compartiment su périeur 70 par des ouvertures 91 pratiquées dans la plaque 69, et 2) il descend dans le com partiment supérieur 54 du conduit à air, par des ouvertures 92 pratiquées dans les parois adjacentes du carter du ventilateur et du con duit à air.
L'air sort du compartiment 70 en suivant trois trajets ascendants : 1) entre les disques 17 du bâti rotatif de la cuvette pour aller dans le cylindre 24 par les ouvertures pratiquées dans la partie inférieure de celui-ci ; 2) par des ouvertures 93 pratiquées dans le disque 16 et dans le fond inférieur de la cuvette pour aller dans l'espace 12 délimité par les deux fonds et par les parois latérales de la cuvette ; enfin, 3) par des ouvertures 94 pratiquées dans la paroi supérieure 68 du carter du ventilateur pour aller dans l'espace annulaire se trouvant entre la cuvette et les parois cylindriques 74 et 75.
L'air arrivant dans le cylindre 24 passe dans la chambre de combustion 100 en suivant deux trajets : 1) par les ouvertures 45, pour s'écouler vers le bas entre le cylindre et la paroi latérale du chapeau 30 ; et, 2) par les ouver tures 35 et 36, pour s'écouler vers le bas par le conduit annulaire délimité par la jupe 34.
L'air sortant de l'espace 12 peut suivre trois trajets : 1) il-pénètre dans la chambre de combustion 100 par des ouvertures 95 prati quées dans le fond supérieur de la cuvette, cet air étant dévié latéralement par une plaque 96 placée entre les ouvertures 95 et l'extrémité évasée 32 du chapeau 30 et fixée audit fond supérieur par de petites pièces d'écartement 97, de manière à réduire au minimum la conduc- tion de la chaleur entre ces pièces ; 2) il pénè tre dans la partie supérieure de la chambre de combustion par une rangée circonférenfielle d'ouvertures 98 pratiquées dans la paroi laté rale intérieure 15 ;
et, 3) il parvient à l'exté rieur de la cuvette en passant par une rangée d'ouvertures 99 pratiquées dans la paroi laté rale extérieure et situées dans le même plan que les ouvertures 98. Les ouvertures 98 et 99 sont avantageusement de la même dimension, mais les ouvertures 98 sont alors plus nom breuses ; on peut ainsi prévoir, par exemple, 45 ouvertures 98 et seulement 6 ouvertures 99.
Le ventilateur 22 est de construction telle que son débit d'air est supérieur au débit d'air qu'exige le brûleur pour le fonctionnement au régime maximum, de sorte qu'un excès d'air plus ou moins grand est évacué depuis le com partiment 71 dans l'atmosphère à travers les ouvertures 92, le compartiment supérieur 54 du conduit à air, l'ouverture 87 et les ouvertu res 85 et 86 lorsque le volet 84 est ouvert. Ainsi, quel que soit le régime de fonctionne ment du brûleur, le ventilateur aspire toujours la même quantité d'air, de sorte que le moteur 21 est toujours efficacement refroidi.
En cours de fonctionnement, la cuvette 11 est entraînée en rotation à vitesse élevée par le moteur (de préférence 1550 t.p.m. lorsque le diamètre de la cuvette 11 est d'environ 150 mm), de manière que l'huile combustible envoyée aux ajutages 41 soit projetée par la force centrifuge à partir de ces ajutages d'ans les cavités 44 (fig. 2) et dans les éléments tu bulaires 43, d'où elle est projetée par la force centrifuge dans les évidements 37 du chapeau 30.
L'air pénétrant dans le chapeau 30 par les ouvertures 45 se mélange à l'huile se trouvant dans les évidements et le mélange ainsi produit s'échappe par l'extrémité évasée 32 du cha peau 30 pour être projeté par la force centri fuge vers la paroi latérale inférieure 15 de la cuvette 11 sous forme d'un brouillard qui, une fois allumé, comme on va l'expliquer ci-après, brûle en produisant une flamme tournante dans la chambre de combustion<B>100</B> et au- dessus de l'extrémité ouverte de la cuvette.
Un des avantages du brûleur décrit réside dans le fait que le combustible est projeté à peu près uniformément depuis l'extrémité éva sée du chapeau 30 dans toutes les directions radiales vers la paroi latérale de la chambre de combustion, en dépit d'une excentricité éven tuelle des pièces telle que celle qui peut résulter d'une fabrication normale.
Cet avantage est dû surtout au petit dia mètre du tube 40 et à la petite longueur des ajutages 41 qui constituent les conduits de sor tie radiaux pour l'huile s'échappant de ce tube. Le rayon des ajutages 41 est approximative ment de 4,7 mm.
Par suite de la petite longueur des ajutages 41, la vitesse de rotation des particules d'huile aux orifices de sortie de ces ajutages est faible et la force centrifuge agissant sur elle est rela tivement faible, l'huile se trouvant, par consé quent, projetée en quantités sensiblement éga les à partir de chacun des ajutages 41. Si, au contraire, les ajutages 41 étaient relativement longs, la force centrifuge serait suffisamment grande pour obliger la plus grande partie de l'huile à n'être projetée que par un ou deux des quatre ajutages dans le cas où l'un ou l'au tre des orifices de sortie des ajutages 41 serait excentré par rapport à l'axe de rotation de la cuvette.
Outre que par l'extrémité évasée du cha peau 30, de l'air arrive dans la chambre de combustion par trois autres trajets 1. vers le bas, par le conduit annulaire formé entre la jupe 34 et le chapeau 30 ; 2. par les ouvertures 95 pratiquées dans le fond supérieur de la cuvette ; 3. par les ouvertures 98 pratiquées dans la paroi latérale intérieure 15 de la cuvette, au voisinage de l'extrémité supérieure de celle-ci.
L'air s'écoulant vers le bas par le conduit annulaire (trajet 1) améliore la combustion en pénétrant à l'intérieur de la flamme. L'air pas- sant par les ouvertures 95 (trajet 2) est chauffé par contact avec la plaque 96 qui, une fois que le brûleur est en plein fonctionnement, est chauffée au rouge, du fait qu'elle est montée de manière à réduire au minimum la déperdition de chaleur par conduction ; cet air ne produit ainsi qu'un refroidissement très faible sur la flamme. L'air pénétrant dans la chambre de combustion par les ouvertures 98 (trajet 3) per met d'effectuer une combustion presque com plète dans la chambre, la température de cet air étant portée à un degré élevé par la chaleur reçue de la paroi latérale 15.
Une quantité limitée de l'air passant entre les parois doubles de la cuvette peut s'échapper vers l'extérieur par les ouvertures 99, qui sont beaucoup moins nombreuses que les ouvertu res 98. Une partie de l'air sortant du ventila teur passe par les ouvertures 94 et le conduit annulaire formé autour de la cuvette par les parois 74 et 75, cet air remontant autour de la cuvette pour former un apport secondaire d'air.
La mise en service du brûleur se fait comme suit : dès que la cuvette a atteint sa vitesse normale, l'huile combustible est projetée sous forme d'un brouillard contre la paroi latérale 15 et monte le long de celle-ci grâce à la coni- cité de cette paroi. En atteignant les ouver tures 98, l'huile est projetée à travers ces der nières, la force centrifuge agissant sur l'huile étant si grande que le passage de celle-ci vers l'extérieur n'est que légèrement gêné par l'air pénétrant dans la chambre par ces ouvertures.
L'huile se trouvant alors dans l'espace compris entre les parois doubles de la cuvette est pro jetée par la force centrifuge par les ouvertures 99 dans l'espace annulaire délimité par la pa roi cylindrique 76, espace dans lequel est situé le dispositif d'allumage 80. Il y a lieu de sup poser que ce dispositif a déjà été amené à la température de l'incandescence, sous le con trôle de dispositifs manuels ou automatiques, de manière que l'huile soit rapidement allumée. La flamme produite par suite à l'extérieur de la cuvette rotative sert, après une période d'envi ron 10 secondes, à amorcer la combustion à l'intérieur de la cuvette en allumant les vapeurs remontant de l'extrémité ouverte de celle-ci.
Une fois que la flamme à l'intérieur de la cuvette rotative est bien stable (en 1 à 2 mi nutes), la production de la flamme dans l'es pace annulaire d'allumage cesse en raison du fait que le mélange d'huile projeté hors de l'ex trémité évasée du chapeau 30 est alors en état de brûler bien avant qu'une partie de celui-ci puisse atteindre la paroi latérale de la cuvette, de sorte qu'aucune partie du mélange ne peut passer par les ouvertures 98 et 99 des parois latérales.
Le dispositif d'allumage se trouve très peu détérioré en cours d'utilisation, étant donné qu'il est en dehors du trajet de la flamme sor tant de l'intérieur de la cuvette du brûleur et qu'il n'est soumis que pendant de courtes pé riodes à la flamme extérieure, dont la tempé rature est relativement basse. Le dispositif d'al lumage électrique n'est pas indispensable, étant donné que l'on peut obtenir la flamme d'allu mage dans l'espace annulaire par d'autres moyens, par exemple simplement à l'aide d'un morceau de papier d'allumage.