Brûleur à gaz La présente invention a pour objet un brûleur à gaz comportant une entrée à travers laquelle le gaz combustible entraîne de l'air, une chambre de mé lange et une sortie constituée par des orifices dans une paroi.
Le brûleur selon l'invention est caractérisé en ce que les orifices de ladite paroi occupent une sur face formant de 40 à 60 % de la surface totale de cette paroi, et en ce qu'au moins un élément tubu laire est disposé sur ladite paroi.
Le dessin annexé, représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du brûleur faisant l'objet de la présente invention ainsi que des variantes.
La fig. 1 est une vue schématique de la première forme d'exécution.
Les fig. 2 à 7 sont des variantes de détail.
La fig. 8 est une vue en plan de la seconde forme d'exécution.
La fig. 9 en est une vue en élévation, avec arra chement partiel.
Le brûleur représenté à la fig. 1, comprend un élément tubulaire ou tube 20, de section carrée, mais pouvant être également circulaire, hexagonale, etc., fermé à sa base par une paroi perforée 21 dont les orifices ou perforations occupent 40 à 60 % de la surface totale, l'ensemble surmontant une chambre de mélange 22, alimentée en air et combustible, à l'aide d'un Venturi 23, d'un injecteur 24 d'amenée du gaz combustible et d'une prise d'air 25.
La pro- portion entre la hauteur du tube et l'écartement de la paroi ou écran perforé peut varier dans. de larges limites, suivant le résultat recherché et les gaz utilisés.
Au moment de l'allumage, une flamme bleue se manifeste au-dessus de la paroi perforée ou écran 21, laquelle se décolore puis disparaît progressivement, la combustion se poursuivant sans flamme, à tempé- rature très élevée, la zone de combustion étant limitée par l'écran 21.
La partie de la paroi 20 adjacente à l'écran 21, lorsqu'elle est chauffée par la flamme qui se mani feste au début de l'allumage, émet d'abord des rayons infrarouges, puis. des rayons rouges qui bom bardent en tous sens la flamme en formation, la fai sant disparaître tout en portant l'écran 21 à l'incan- descence. Au cours du fonctionnement, ce phéno mène, du genre catalytique, qui active la combustion, continue à se produire, rend cette dernière complète et permet au brûleur de n'évacuer que des gaz brû lés et à grande vitesse,
l'évacuation n'étant freinée en aucun endroit, par suite de l'absence d'obstacle au-dessus de l'écran, mais au contraire accélérée par la présence du tube.
Le tube 20 peut être perforé latéralement. Il peut être en matière réfractaire (stéatite, ciment fon du, argile, porcelaine, silice, etc.) ou métallique, émettrice de rayons rouges et infrarouges.
L'écran perforé 21 peut être en une matière iden tique à celle qui constitue le: tube qui le sumnonte ou différente de celle-ci. Dans de nombreux cas il est réalisé en toile métallique à mailles serrées ou en tôle perforée.
L'écran chauffé à sa partie supérieure par le phénomène ci-dessus est refroidi à sa partie inférieure par l'arrivée des gaz de combustion non encore brû lés.
Le brûleur décrit fonctionne sans faire appel à de l'air secondaire, ce qui permet son utilisation, au sein de milieux les plus. divers. Il peut fonctionner dans une atmosphère dépourvue d'air, et à cet égard son application. est avantageuse dans le chauffage de certains fours, comme des fours de cuisine, ou industriels, etc., où peuvent stagner des gaz prove nant d'une combustion. antérieure. Il fonctionne aussi à haute altitude, ou dans une atmosphère chargée d'humidité ou de poussière. Il peut aussi fonctionner dans l'eau, ou un autre liquide.
Dans un tel cas il y a lieu de tenir compte de la pression- du milieu extérieur pour la détermination de la pression des gaz à l'intérieur de la chambre de mélange. Dans le cas d'un brûleur immergé, il y a lieu, au cours de l'immersion, d'augmenter progres sivement la pression des gaz dans la chambre de mé lange pour obtenir une vitesse constante d'évacuation de ces gaz à brûler vers la zone de combustion.
Le fonctionnement du brûleur peut être assuré pour des réglages divers du mélange gazeux, aux quels correspond une atmosphère de gaz brûlés oxy dante, neutre ou réductrice.
Le brûleur, placé dans un local, peut être ali menté; de manière que l'atmosphère des. gaz brûlés soit de nature oxydante ; on assure ainsi une aération supplémentaire du local chauffé, l'air étant pris à l'extérieur du local ; la légère surpression qui règne à la sortie du brûleur facilite l'évacuation de l'anhy dride carbonique du local. L'air supplémentaire in troduit dans le local est stérilisé, les poussières en suspension étant brûlées au passage de l'écran per foré.
On peut prélever l'air alimentant le brûleur dans une cheminée du local, l'air circulant ainsi de haut en bas dans cette cheminée et les gaz de combustion sont évacués par des orifices pratiqués à la partie in férieure du local.
Pour l'émission de rayons infrarouges et de rayons rouges, le réglage est de préférence choisi pour fournir une atmosphère neutre à la sortie du brûleur.
C'est pour un réglage fournissant à la sortie du brûleur une atmosphère neutre que la paroi du tube et l'écran perforés sont portés à la température la plus élevée.
En utilisant comme matière constitutive du tube, de la partie du tube adjacente à l'écran perforé, et/ou de l'écran perforé, un matériau, comme le thorium, le cérium, etc., à grande brillance, le brûleur émet une lumière éclatante, utilisable dans des buts d'éclai rage.
En tous les cas, le fonctionnement du brûleur est silencieux. Il est assuré en toute position : verti- cale, horizontale, renversée.
Le brûleur décrit a une très grande souplesse de fonctionnement. Par exemple, sans changer le ré glage d'air, on peut régler la pression du gaz carbu rant dans des limites relativement très larges. On peut ainsi, pour le chauffage au gaz butane, faire varier la pression du butane de 15 g/cm2 à 100 g/cm2, tout en respectant les conditions de sécurité et d'hygiène d'emploi.
Sur les fig. 1 à 7, on a représenté diverses formes du tube 20.
Sur la fig. 1, le tube est de section carrée. Sur la fig. 2, il est à profil convexe.
Sur la fig. 3, il est à profil concave. Sur la fig. 4, il est à profil conique divergent. Sur la fig. 5 il est à profil conique convergent. Sur la fig. 6, il est à profil conique d'abord con vergent puis divergent.
Sur la fig. 7, il est à profil ondulé.
Dans la deuxième forme d'exécution représentée aux fig. 8 et 9, le brûleur comporte plusieurs élé ments tubulaires 34 juxtaposés formant un cloisonne ment cellulaire monté sur un écran perforé 30, fixé de manière étanche à la partie supérieure d'une chambre de mélange 31, comportant une prise d'air 32 et une arrivée de gaz 33. Les cellules 35 sont de section hexagonale et leurs parois sont perpendicu laires à l'écran. Une communication est établie entre les cellules par une encoche 36 pratiquée à la partie inférieure de chaque cellule.
On facilite ainsi la pro pagation de la flamme lors de l'allumage du brûleur.
Le cloisonnement cellulaire est entouré d'un an neau thermiquement isolant comme représenté en coupe à la fig. 9.
Le brûleur décrit est construit de manière que les. gaz circulent à très petite vitesse, sous l'effet d'une pression très faible, de l'ordre de 1 à =/n de mm d'eau. L'écran perforé limitant la chambre de mé lange comporte des trous ou vides formant 40 à 60 % de sa surface. La combustion se produit sans flamme, pratique ment sans l'intervention d'air secondaire et fournit une température très élevée. L'absence de flamme permet de la qualifier de catalytique et comme aucun corps catalytique (ou catalyseur) n'est présent, elle peut être considérée comme autocatalytique.
Toutefois, le métal constitutif du tube peut pos séder des propriétés catalytiques. La combustion autocatalytique mentionnée ci-dessus se double alors d'une combustion catalytique ordinaire, ce qui rend le brûleur pratiquement inextinguible.
L'écran perforé peut également être en un métal ayant des propriétés catalytiques.
L'écran perforé sert aussi de réflecteur pour le rayonnement infrarouge émis par la paroi du ou des éléments tubulaires.. Il joue également par lui-même un rôle rayonnant dont l'importance dépend de la proportion des vides par rapport à sa surface totale. Par ailleurs, l'écran limite la zone de combustion et évite les retours de flamme.
Bien que le mélange de gaz combustible et d'air circule à une très faible vitesse, démontrée par le fonctionnement silencieux du brûleur, les gaz résul tant de la combustion, présentant un volume beau coup plus grand, s'évacuent à grande vitesse, sans être freinés à aucun endroit en raison de l'absence de toute pièce autre que l'écran et le tube. Cette éva cuation est accélérée par la présence du ou des élé ments tubulaires qui font office de cheminée.
La hauteur de l'élément tubulaire peut varier dans de larges limites suivant le résultat recherché. Plus l'élément est court et plus la température des gaz brûlés à sa sortie est élevée. Dans une réalisation particulière les tubes peu vent être relativement longs fournissant un rende ment important au point de vue du rayonnement infrarouge et un chauffage par convection relative ment faible.
D'autre part, les longueurs d'ondes du rayonne ment peuvent être modifiées en faisant varier la lon gueur de l'élément tubulaire et par suite la tempé rature de l'élément.
Le brûleur décrit permet d'obtenir une atmo sphère de combustion neutre, c'est-à-dire ni oxydante ni réductrice, par simple réglage de l'air au Venturi ou par tout autre moyen.
On peut donc utiliser, pour constituer le brû leur, et notamment l'écran perforé, un matériau cou rant, comme le fer. Un brûleur en fer a résisté à des milliers d'heures de fonctionnement malgré les tem pératures élevées atteintes.
Le brûleur peut être alimenté avec un gaz com bustible contenant naturellement des composés du soufre tout en conservant un bon fonctionnement. Il ne produit pas d'hydrogène sulfuré, ce qui a été dé montré en utilisant un écran perforé en argent, qui n'a pas été attaqué.