FR3158352A1 - Brûleur à gaz comportant une pluralité d’embouts d’éjection de gaz - Google Patents
Brûleur à gaz comportant une pluralité d’embouts d’éjection de gazInfo
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Abstract
L’invention concerne un brûleur à gaz (5) pour four industriel (1), comportant :
- des circuits d’alimentation en gaz (20) et en air (31),
- un premier et un deuxième embouts d’éjection (41, 51), raccordés à une extrémité respective d’une première et d’une deuxième buses (40, 50) s’étendant selon un axe longitudinal respectif (X1, X2), et présentant respectivement un premier orifice traversant (43), orienté parallèlement au premier axe longitudinal (X1), et un deuxième orifice traversant (53) transversal au deuxième axe longitudinal (X2),
le circuit d’alimentation en gaz (20) alimentant en gaz les embouts d’éjection et comportant un premier et un deuxième conduits de gaz (27a, 27b) en communication fluide avec ceux-ci,
le circuit d’alimentation en air (31) alimentant les première et deuxième buses,
les premier et deuxième embouts d’éjection (41, 51) comportant chacun une portion interne dans la première, respectivement deuxième, buse et une portion externe saillant de celles-ci.
Figure pour l’abrégé : 1
Description
L’invention se rapporte au domaine des brûleurs à gaz de type industriel, notamment pour la production de produits de construction en terre cuite (briques, tuiles). L’invention concerne également les fours de type industriel comportant de tels brûleurs à gaz.
On connait par exemple des fours de cuisson au gaz de type tunnel sous-divisés en plusieurs zones : un préfour, une zone de préchauffage, un palier de cuisson, et une zone de refroidissement.
Dans un exemple de four tunnel, une gamme de trois types différents de brûleurs est installée :
- des brûleurs de type « jet » de forte puissance (150kW-250kW), installés sur les parois verticales du four dans la zone de préchauffage ;
- des brûleurs de type « jet » de puissance moyenne (80kW-100kW), installés sur la voûte du four, aux endroits nécessitant une concentration de puissance importante ;
- des brûleurs de type « lance » de puissance réduite (30kW-80kW), dans les zones où l'atmosphère a une température supérieure à 750°C.
- des brûleurs de type « jet » de forte puissance (150kW-250kW), installés sur les parois verticales du four dans la zone de préchauffage ;
- des brûleurs de type « jet » de puissance moyenne (80kW-100kW), installés sur la voûte du four, aux endroits nécessitant une concentration de puissance importante ;
- des brûleurs de type « lance » de puissance réduite (30kW-80kW), dans les zones où l'atmosphère a une température supérieure à 750°C.
Les brûleurs de type « jet » sont utilisés sur trois niveaux de puissance : "tout (100%), peu (ralenti) ou rien (arrêt)", et fonctionnent par allumage commandé, tandis que les brûleurs de type « lance » sont utilisés sur deux niveaux : "tout ou rien", et fonctionnent en auto-allumage.
La conception des brûleurs à gaz existants les réserve à une utilisation exclusive de gaz naturel et de GPL. En outre, leur mode de fonctionnement est relativement restreint.
Dans les fours de cuisson de briques et de tuiles, une grande majorité de la puissance utilisée est diffusée par les brûleurs de type « lance ». Leur conception ne permet pas d’en optimiser le mode de pilotage, et ne permet notamment pas d’en moduler la puissance calorifique et/ou le brassage.
L’opérateur peut régler les lances de 3 manières :
- en ajustant la quantité de gaz injectée dans le four (pression du gaz ou diamètre des gicleurs de gaz) ;
- en ajustant la quantité d’air injectée dans la lance (gaz avec air en quantité variable ou gaz pur) ;
- en choisissant la forme de flamme par l'installation d'un embout d'éjection coaxial (jet droit axial), ou d'un embout dit "gazinière" (jet court radial).
- en ajustant la quantité de gaz injectée dans le four (pression du gaz ou diamètre des gicleurs de gaz) ;
- en ajustant la quantité d’air injectée dans la lance (gaz avec air en quantité variable ou gaz pur) ;
- en choisissant la forme de flamme par l'installation d'un embout d'éjection coaxial (jet droit axial), ou d'un embout dit "gazinière" (jet court radial).
Un réglage manuel est à réaliser individuellement sur chaque brûleur pour chaque changement important de produit, de gamme, ou de cadence de cuisson (nombre de wagons de produits cuits par période donnée). Des arrêts de brûleurs ou des changements d’embouts sont parfois nécessaire lorsqu’ils ne sont plus adaptés à de nouveaux traitements de cuisson.
Compte tenu du grand nombre de brûleurs installés dans un four tunnel, il en résulte des durées, des temps d’arrêt et des coûts de réglage importants.
Par ailleurs, l’énergie représente une part importante des coûts de fabrication des produits de construction en terre cuite. Il importe donc également d’optimiser l’utilisation des brûleurs à gaz existants.
Une idée à la base de l’invention est de proposer un brûleur à gaz économique et versatile et un four de cuisson intégrant un tel brûleur à gaz.
Une autre idée à la base de l’invention est de faciliter le réglage des brûleurs à gaz.
Une autre idée à la base de l’invention d’optimiser la consommation énergétique des brûleurs à gaz et d’en réduire les émissions de CO2liées à l’utilisation de combustibles fossiles.
Une autre idée à la base de l’invention, encore, est de proposer un brûleur à gaz permettant d’améliorer l’homogénéité de cuisson et le brassage des gaz sur la section du canal de cuisson.
Une autre idée à la base de l’invention est aussi de réduire la longueur du palier de cuisson utile.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un brûleur à gaz destiné à des fours industriels, notamment des fours de cuisson de produits en terre cuite, comportant :
- un circuit d’alimentation en gaz de cuisson,
- un circuit d’alimentation en air,
- une première buse, la première buse s’étendant selon un premier axe longitudinal,
- une deuxième buse, distincte de la première buse, la deuxième buse s’étendant selon un deuxième axe longitudinal, distinct du premier axe longitudinal,
- un premier embout d’éjection, raccordé à une extrémité de la première buse et présentant un premier orifice traversant en son extrémité distale, ledit premier orifice traversant étant orienté parallèlement au premier axe longitudinal ; et
- un deuxième embout d’éjection, raccordé à une extrémité de la deuxième buse et présentant au moins un deuxième orifice traversant orienté de manière transversale au deuxième axe longitudinal,
dans lequel le circuit d’alimentation en gaz de cuisson est configuré pour alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection et le deuxième embout d’éjection, le circuit d’alimentation en gaz de cuisson comportant un premier conduit de gaz en communication fluide avec le premier embout d’éjection, et un deuxième conduit de gaz en communication fluide avec le deuxième embout d’éjection,
dans lequel le circuit d’alimentation en air est configuré pour alimenter en air la première buse et/ou la deuxième buse,
dans lequel le premier embout d’éjection comporte une portion interne retenue à l’intérieur de la première buse et une portion externe faisant saillie de la première buse,
dans lequel le deuxième embout d’éjection comporte une portion interne retenue à l’intérieur de la deuxième buse et une portion externe faisant saillie de la deuxième buse.
- un circuit d’alimentation en gaz de cuisson,
- un circuit d’alimentation en air,
- une première buse, la première buse s’étendant selon un premier axe longitudinal,
- une deuxième buse, distincte de la première buse, la deuxième buse s’étendant selon un deuxième axe longitudinal, distinct du premier axe longitudinal,
- un premier embout d’éjection, raccordé à une extrémité de la première buse et présentant un premier orifice traversant en son extrémité distale, ledit premier orifice traversant étant orienté parallèlement au premier axe longitudinal ; et
- un deuxième embout d’éjection, raccordé à une extrémité de la deuxième buse et présentant au moins un deuxième orifice traversant orienté de manière transversale au deuxième axe longitudinal,
dans lequel le circuit d’alimentation en gaz de cuisson est configuré pour alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection et le deuxième embout d’éjection, le circuit d’alimentation en gaz de cuisson comportant un premier conduit de gaz en communication fluide avec le premier embout d’éjection, et un deuxième conduit de gaz en communication fluide avec le deuxième embout d’éjection,
dans lequel le circuit d’alimentation en air est configuré pour alimenter en air la première buse et/ou la deuxième buse,
dans lequel le premier embout d’éjection comporte une portion interne retenue à l’intérieur de la première buse et une portion externe faisant saillie de la première buse,
dans lequel le deuxième embout d’éjection comporte une portion interne retenue à l’intérieur de la deuxième buse et une portion externe faisant saillie de la deuxième buse.
Grâce à ces caractéristiques, le brûleur à gaz selon l’invention permet de proposer au moins deux formes de flammes dans un même cycle de cuisson et sans avoir à modifier l’embout d’éjection manuellement, à savoir une première forme de flamme s’étendant axialement depuis le premier embout d’éjection, et une deuxième forme de flamme s’étendant radialement, c’est-à-dire transversalement à la direction générale d’extension de la première forme de flamme. Ainsi, il est possible avec un tel type de bruleur d’alterner les formes de flammes facilement et sans nécessiter de réglage manuel par un utilisateur. De plus, ce type de bruleur permet également de limiter le nombre de brûleurs présents dans un four et d’optimiser leur temps d’utilisation. L’alternance entre les formes de flammes a aussi pour intérêt de pouvoir faire évoluer le travail de cuisson en fonction des besoins, notamment lors de la mise en œuvre d’un même procédé de cuisson. Il est ainsi possible d’améliorer le brassage des gaz, c’est-à-dire le brassage du gaz de cuisson, de l’air et des gaz chauds résultant de la combustion, dans le four et l’homogénéité de la cuisson sur une section du four de cuisson.
Cette meilleure maîtrise de la cuisson offre d’autres avantages encore. Elle permet de réduire le cas échéant la longueur utile du palier de cuisson. Elle permet également une réduction des émissions de CO2liées à l’utilisation de combustibles fossiles.
Par ailleurs, avantageusement, compte tenu de sa structure versatile, le brûleur à gaz selon l’invention se prête bien à un dimensionnement pour différents types de gaz : gaz naturel, biogaz, GPL, syngaz, hydrogène, ou un mélange de plusieurs de ces gaz.
Selon des modes de réalisation, un tel brûleur à gaz peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, le deuxième embout comporte une pluralité de deuxièmes orifices traversants. Optionnellement, ceux-ci sont répartis régulièrement sur le pourtour du deuxième embout.
Une telle pluralité de deuxièmes orifices traversants permet au brûleur à gaz d’assurer une expulsion de gaz sur une partie importante de son pourtour et donc d’offrir une bonne répartition calorifique et un bon brassage thermique dans le four dans lequel le brûleur à gaz est installé.
Optionnellement, le deuxième axe longitudinal est parallèle au premier axe longitudinal.
Ainsi, le brûleur à gaz est d’une conception des plus compactes.
Selon un mode de réalisation, le circuit d’alimentation en air comporte un premier conduit d’air et un deuxième conduit d’air, le premier conduit d’air du circuit d’alimentation en air étant en communication fluide avec la première buse, et le deuxième conduit d’air du circuit d’alimentation en air étant en communication fluide avec la deuxième buse.
Ainsi, le circuit d’alimentation en air offre la possibilité de faire varier le débit d’air sélectivement dans la première buse et dans la deuxième buse en fonction des besoins (forme de flamme, intensité de la flamme, etc.).
Selon un mode de réalisation, le premier conduit de gaz s’étend à travers la première buse, et le deuxième conduit de gaz s’étend à travers la deuxième buse.
Ainsi, le circuit d’alimentation en gaz de cuisson offre la possibilité de faire varier le débit de gaz de cuisson sélectivement dans la première buse et dans la deuxième buse en fonction des besoins (forme de flamme, intensité de la flamme, etc.).
Selon un mode de réalisation, au moins l’un parmi le deuxième embout d’éjection et la deuxième buse comporte un premier moyen de restriction en rotation permettant un positionnement angulaire déterminé du deuxième embout d’éjection dans la deuxième buse.
Ainsi, la position angulaire du deuxième embout d’éjection et de son au moins un orifice traversant peuvent être garantis, permettant ainsi de s’assurer de la maîtrise de l’orientation de la flamme, donc de la répartition spatiale de la chaleur dispensée par la flamme. Une telle maîtrise contribue à la limitation des défauts de cuisson et des rebuts de cuisson.
Selon un mode de réalisation, le deuxième embout d’éjection présente sensiblement une face extérieure plane et une face extérieure en arc de cercle, en correspondance de forme avec une face intérieure plane et une face intérieure en arc de cercle que comporte la deuxième buse, et dans lequel le deuxième embout d’éjection et la deuxième buse sont conjointement configurés pour permettre un coulissement du deuxième embout d’éjection dans la deuxième buse.
Ainsi, l’insertion du deuxième embout d’éjection lors de l’assemblage du brûleur est facilitée en ce que le positionnement angulaire du deuxième embout est garanti de manière simple, sans besoin d’ajustement manuel.
Selon un mode de réalisation, le deuxième embout est aligné avec l’axe longitudinal de la deuxième buse.
Ainsi, l’assemblage par coulissement du deuxième embout dans la deuxième buse en est facilité.
Selon un mode de réalisation, le brûleur à gaz comporte un tube commun dans lequel s’étendent la première buse et la deuxième buse, les parois extérieures de la première buse et de la deuxième buse formant de préférence les parois extérieures du tube commun.
Ainsi, la conception même du brûleur à gaz permet d’utiliser un unique orifice existant à travers une paroi de four de cuisson.
Avantageusement, le tube commun peut être de forme cylindrique, de préférence à section circulaire.
Il est ainsi possible de réutiliser à l’identique les orifices traversants d’installation de brûleurs à gaz dans les fours de cuisson existants.
Selon un mode de réalisation, la première buse et la deuxième buse sont séparées par une paroi commune, la paroi commune étant de préférence plane
Ainsi, le brûleur à gaz est particulièrement compact.
Selon un mode de réalisation, la paroi commune comporte au moins un orifice de passage d’air, l’au moins un orifice de passage d’air étant configuré pour réaliser une communication fluide entre la première buse et la deuxième buse.
Ainsi, un passage d’air minimal (flux d’air de fuite) est permis entre la première buse et la deuxième buse, et permet d’empêcher que du gaz de cuisson et/ou une flamme ne remonte vers l’amont dans celle des deux buses qui est inutilisée, protégeant ainsi le corps du brûleur à gaz.
Selon un mode de réalisation, la position d’une extrémité distale du premier conduit de gaz est réglable dans une direction parallèle au premier axe longitudinal par rapport au premier embout d’éjection, de préférence entre une première position et une deuxième position dans lesquelles, dans la première position, un orifice d’extrémité de l’extrémité distale du premier conduit de gaz débouche dans le premier embout d'éjection, et, dans la deuxième position, l’orifice d’extrémité du premier conduit de gaz est situé en amont du premier embout d’éjection.
Ainsi, il est possible de faire varier l’incidence du flux d’air enveloppant la flamme et de jouer sur la forme et sur la température de celle-ci.
Selon un mode de réalisation, une première distance est définie entre un centre du premier orifice traversant et l’extrémité distale de la première buse dans la direction du premier axe longitudinal, et une deuxième distance est définie entre un centre de l’au moins un deuxième orifice traversant et l’extrémité distale de la première buse dans la direction du premier axe longitudinal, la deuxième distance étant supérieure à la première distance
Ainsi, le deuxième embout d’éjection expulse le gaz de cuisson radialement au-delà du premier embout d’éjection, de sorte que le premier embout d’éjection n’entrave pas l’expulsion du gaz en regard du deuxième orifice traversant. Cette configuration permet donc de garantir la forme de la deuxième flamme.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un four de cuisson comportant au moins un brûleur à gaz tel que décrit ci-dessus, et au moins une paroi de four pourvue d’un orifice traversant d’installation, la paroi de four délimitant une chambre de cuisson, le brûleur à gaz étant installé à travers la paroi de four dans l’orifice traversant d’installation, le premier embout d’éjection et le deuxième embout d’éjection étant disposés en saillie dans la chambre de cuisson.
Un tel four de cuisson bénéficie de la versatilité d’utilisation du brûleur à gaz précité.
Avantageusement, le four de cuisson comporte une pluralité de bruleurs à gaz et une pluralité d’orifices traversants d’installation correspondant au nombre de brûleurs à gaz de la pluralité de brûleurs, chaque brûleur à gaz étant installé dans un orifice traversant correspondant.
Le four de cuisson peut avantageusement être un four tunnel.
L’invention porte encore sur un procédé d’utilisation d’un brûleur à gaz tel que décrit ci-dessus, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
- ouverture du premier conduit de gaz à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection et à générer une flamme au niveau du premier orifice traversant,
- fermeture du premier conduit de gaz,
- ouverture du deuxième conduit de gaz à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le deuxième embout d’éjection et à générer une flamme au niveau du deuxième orifice traversant,
- fermeture du deuxième conduit de gaz.
- ouverture du premier conduit de gaz à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection et à générer une flamme au niveau du premier orifice traversant,
- fermeture du premier conduit de gaz,
- ouverture du deuxième conduit de gaz à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le deuxième embout d’éjection et à générer une flamme au niveau du deuxième orifice traversant,
- fermeture du deuxième conduit de gaz.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le procédé d’utilisation précité du brûleur à gaz, le cycle d’ouverture et de fermeture du premier conduit de gaz et le cycle d’ouverture et de fermeture du deuxième conduit de gaz peuvent être mis en œuvre l’un après l’autre, l’un avant l’autre, ou encore combinés séquentiellement chacun une ou plusieurs fois au cours d’un même processus de cuisson.
L’utilisation alternée de ces cycles contribue avantageusement à l’efficacité du processus de cuisson grâce à l’utilisation alternée du premier embout et du deuxième embout.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le procédé d’utilisation du brûleur à gaz, au cours du cycle d’ouverture et de fermeture du premier conduit de gaz, la première buse est alimentée alternativement :
- par un flux d’air de fuite d’une pression absolue supérieure à la pression absolue dans la chambre de cuisson au niveau du brûleur à gaz, de préférence une pression relative inférieure ou égale à 5 mbar, et de préférence encore supérieure à 0,1 mbar, et,
- par un flux d’air de transport d’une pression relative supérieure ou égale à 10 mbar, et de préférence inférieure ou égale à 0,5 bar.
- par un flux d’air de fuite d’une pression absolue supérieure à la pression absolue dans la chambre de cuisson au niveau du brûleur à gaz, de préférence une pression relative inférieure ou égale à 5 mbar, et de préférence encore supérieure à 0,1 mbar, et,
- par un flux d’air de transport d’une pression relative supérieure ou égale à 10 mbar, et de préférence inférieure ou égale à 0,5 bar.
Ainsi, le procédé d’utilisation permet une utilisation du brûleur à gaz encore plus versatile en permettant la production d’au moins deux types de flammes de forme axiale, c’est-à-dire deux modes de cuisson, avec un flux d’air de transport permettant de véhiculer le gaz de cuisson ou avec seulement un flux d’air de fuite permettant d’éviter que le gaz de cuisson ne remonte dans le conduit d’air.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le procédé d’utilisation du brûleur à gaz,
le circuit d’alimentation en air comportant un premier conduit d’air et un deuxième conduit d’air, le premier conduit d’air étant en communication fluide avec la première buse, et le deuxième conduit d’air étant en communication fluide avec la deuxième buse,
la première buse et la deuxième buse du brûleur à gaz étant séparées par une paroi commune comportant au moins un orifice de passage d’air configuré pour réaliser une communication fluide entre la première buse et la deuxième buse,
au cours du cycle d’ouverture et de fermeture du premier conduit de gaz, la première buse est alimentée en air alternativement :
- par le flux d’air de fuite précité, via le premier conduit d’air, et/ou via à la fois le deuxième conduit d’air et l’au moins un orifice de passage d’air ; ou,
- par le flux d’air de transport précité via le premier conduit d’air.
le circuit d’alimentation en air comportant un premier conduit d’air et un deuxième conduit d’air, le premier conduit d’air étant en communication fluide avec la première buse, et le deuxième conduit d’air étant en communication fluide avec la deuxième buse,
la première buse et la deuxième buse du brûleur à gaz étant séparées par une paroi commune comportant au moins un orifice de passage d’air configuré pour réaliser une communication fluide entre la première buse et la deuxième buse,
au cours du cycle d’ouverture et de fermeture du premier conduit de gaz, la première buse est alimentée en air alternativement :
- par le flux d’air de fuite précité, via le premier conduit d’air, et/ou via à la fois le deuxième conduit d’air et l’au moins un orifice de passage d’air ; ou,
- par le flux d’air de transport précité via le premier conduit d’air.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le procédé d’utilisation du brûleur à gaz, au cours du cycle d’ouverture et de fermeture du premier conduit de gaz, le flux de gaz de cuisson alimentant le premier embout d’éjection est alternativement à une pression relative supérieure ou égale à 1 bar, et à une pression relative inférieure à 1 bar, de préférence inférieure à 0,8 bar.
Ainsi, le procédé d’utilisation permet une utilisation du brûleur à gaz encore plus versatile en permettant la production d’au moins deux types de flammes de forme axiale, c’est-à-dire deux modes de cuisson, en agissant sur la pression relative du flux de gaz passant par le premier conduit de gaz.
En jouant, par ailleurs, à la fois sur la pression de l’air et sur la pression du gaz selon les variantes précitées, au moins quatre types de flamme, c’est-à-dire quatre modes de cuisson, peuvent être produits.
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
LaFIG. 1 représente une vue schématique d’un four de cuisson comportant une paroi, et un brûleur à gaz monté à travers la paroi selon un mode de réalisation ;
laFIG. 2 est un agrandissement d’une extrémité du brûleur à gaz de laFIG. 1 montée dans un four de cuisson, montrant en particulier une première buse munie d’un premier embout d’éjection, et une deuxième buse munie d’un deuxième embout d’éjection ;
laFIG. 3 est une vue en coupe du brûleur à gaz selon le repère A-A de laFIG. 1 ;
laFIG. 4 est un agrandissement d’un deuxième embout d’éjection pris isolément ;
laFIG. 5 est une vue en coupe du brûleur à gaz selon le repère B-B de laFIG. 2 .
Dans la présente description, les termes « gaz » et « gaz de cuisson » sont à comprendre comme désignant un gaz à pouvoir calorifique élevé, ou un mélange de gaz ayant un tel pouvoir calorifique élevé, et différent de l’air, à moins qu’il n’en soit précisé autrement.
LaFIG. 1 montre un four de cuisson 1 industriel, par exemple prévu pour la cuisson de produits en terre cuite, non représentés. Le four de cuisson 1 peut être avantageusement un four de cuisson au gaz de type tunnel sous-divisé en plusieurs zones : un préfour, une zone de préchauffage, un palier de cuisson, et une zone de refroidissement. Le four de cuisson 1 comporte au moins une paroi 2, présentant au moins un orifice traversant d’installation 3. La paroi 2 délimite une chambre de cuisson 10. La paroi 2 peut être, non limitativement, une paroi de voûte, c’est-à-dire de plafond, ou encore une paroi latérale ou verticale du four de cuisson 1. La paroi 2 comporte par exemple une couche structurelle 201 et une couche isolante 202. La couche structurelle 201 sert de support aux différents éléments du four de cuisson 1, tandis que la couche isolante 202 permet de maintenir la chaleur dans la chambre de cuisson 10 tout en protégeant les parties métalliques du four de cuisson 1, telles que les buses 40 et 50 décrites ci-après, de la chaleur de cuisson.
Le four de cuisson 1 comporte encore au moins un brûleur à gaz 5.
Comme représenté notamment enFIG. 2 , le brûleur à gaz 5 est installé sur la paroi 2 à travers l’orifice traversant d’installation 3, de manière à ce que les extrémités distales 42 et 52 respectives d’un premier et un deuxième embouts d’éjection 41 et 51 que comporte le brûleur à gaz 5 soient disposées en saillie dans la chambre de cuisson 10. De préférence, mais non limitativement, l’extrémité distale 42 du premier embout d’éjection 41 est en saillie d’au moins 10 mm dans la chambre de cuisson 10 par rapport à la couche isolante 202, voirFIG. 1 . Pour simplifier la lecture de laFIG. 2 , la couche isolante 202 n’y est pas représentée.
La description ci-dessous et le jeu de figures l’accompagnant décrivent à titre d’exemple un four de cuisson 1 comportant un orifice 3 et un brûleur à gaz 5 correspondant. Cependant, le nombre d’orifices et de brûleurs à gaz décrit n’est pas limitatif, et le four de cuisson 1 peut également comporter une pluralité d’orifices 3 et une pluralité de brûleurs à gaz 5 correspondants. A titre d’exemples non limitatifs, le four de cuisson 1 peut comporter 60, 90, 120 brûleurs à gaz 5, ou tout nombre approprié au cas d’usage, et autant d’orifices correspondants pour les accueillir.
Dans l’exemple illustré en figures 1 et 2, le brûleur à gaz 5 est fixé à la paroi 2 par un organe de fixation 60. L’organe de fixation 60 comporte une section tubulaire 61, accueillant un tube 7, comme décrit par la suite, du brûleur à gaz 5, et une plaque 62, disposée contre une face extérieure 4 de la paroi 2.
Le brûleur à gaz 5 comporte un circuit d'alimentation en gaz de cuisson 20, un circuit d’alimentation en air 31. Le brûleur à gaz 5 comporte encore une première buse 40, une deuxième buse 50, le premier embout d’éjection 41 et le deuxième embout d’éjection 51. La première buse 40 et la deuxième buse 50 sont de préférence en métal réfractaire. Le premier embout 41 et le deuxième embout 51 sont de préférence en céramique.
Le circuit d'alimentation en gaz de cuisson 20 comporte ici : un premier conduit 27a, un deuxième conduit 27b, une conduite d’approvisionnement principale 21, une conduite de gaz haute pression 22, une conduite de gaz basse pression 23 et une conduite de raccordement 24.
La conduite d’approvisionnement principale 21 est pourvue d’un filtre 28. La conduite d’approvisionnement principale 21 alimente en gaz de cuisson, d’une part la conduite de gaz haute pression 22 et la conduite de gaz basse pression 23.
La conduite de gaz haute pression 22 est raccordée en communication fluide au premier conduit 27a. La conduite de gaz haute pression 22 présente une électrovanne 30a.
La conduite de gaz basse pression 23 est raccordée en communication fluide au deuxième conduit 27b. La conduite de gaz basse pression 23 présente ici un régulateur 29, ou détendeur, permettant d’abaisser la pression du gaz à sa sortie, ainsi qu’une électrovanne 30b.
La conduite de raccordement 24 raccorde également en communication fluide la sortie du régulateur 29 au premier conduit 27a. La conduite de raccordement présente une électrovanne 30c.
Ainsi, les électrovannes 30a, 30b et 30c permettent d’alimenter sélectivement le premier conduit 27a en gaz haute pression, le deuxième conduit 27b en gaz basse pression, et le premier conduit 27a en gaz basse pression.
Le circuit d’alimentation en air 31 comporte un premier conduit d’air 33, un deuxième conduit d’air 34, ainsi qu’une conduite d’approvisionnement principale 32. La conduite d’approvisionnement principale 32 alimente en air le premier conduit d’air 33 et le deuxième conduit d’air 34. Chacun du premier conduit d’air 33 et du deuxième conduit d’air 34 est ici pourvu d’une vanne automatisée 35 et d’une vanne manuelle 36 permettant de réguler à volonté le flux d’air les traversant.
Chaque vanne automatisée 35 est respectivement de préférence une vanne à action rapide. Chaque vanne automatisée 35 peut être par exemple, non limitativement, une électrovanne, ou encore une vanne pneumatique.
Le premier conduit d’air 33 est raccordé en communication fluide avec la première buse 40. Le deuxième conduit d’air 34 est raccordé en communication fluide avec la deuxième buse 50. Le circuit d’alimentation en air 31 est ainsi configuré pour alimenter en air la première buse 40 et la deuxième buse 50.
Chacune des vannes automatisées 35 admet, au moins, un état de service, dans lequel elle laisse passer un flux d’air de transport, et un état de fuite, dans lequel elle laisse passer un flux d’air de fuite. Le flux d’air de transport permet de véhiculer le gaz de cuisson, c’est-à-dire de donner à la flamme respective la forme souhaitée. Le flux d’air de fuite permet d’éviter que le gaz de cuisson et/ou la flamme ne remonte vers l’amont dans la buse et le conduit d’air inutilisés correspondants, protégeant ainsi le brûleur à gaz 5.
Ainsi que visible en figures 1 et 2, la première buse 40 s’étend selon un premier axe longitudinal X1. La deuxième buse 50 s’étend selon un deuxième axe longitudinal X2, distinct du premier axe longitudinal X1, autrement dit non coaxial au premier axe longitudinal X1. Plus spécifiquement, dans le mode de réalisation représenté, le deuxième axe longitudinal X2 est parallèle à l’axe longitudinal X1.
La première buse 40 et la deuxième buse 50 s’étendent dans le tube cylindrique 7 précité, lequel forme donc un tube commun. De préférence, ainsi qu’illustré, les parois extérieures de la première buse 40 et la deuxième buse 50 forment les parois extérieures du tube commun 7. La première buse 40 et la deuxième buse 50 sont séparées par une paroi commune 71, ainsi qu’illustré notamment en figures 3 et 5. De préférence, la paroi commune 71 est plane.
Dans un mode de réalisation particulier, illustré enFIG. 3 , la paroi commune 71 comporte au moins un orifice de passage d’air 72, de préférence une pluralité d’orifices de passage d’air 72. Le(s) orifices de passage d’air 72 est(sont) configuré(s) pour réaliser une connexion fluide entre la première buse 40 et la deuxième buse 50. Un passage d’air minimal (appelé flux d’air de fuite) est ainsi permis entre la première buse 40 et la deuxième buse 50, et permet d’empêcher que le gaz de cuisson et/ou la flamme ne remonte vers l’amont dans celle des deux buses qui est inutilisée, protégeant ainsi le brûleur à gaz 5.
Lorsque le premier conduit de gaz 27a est ouvert à la circulation d’un flux de gaz de cuisson, la première buse 40 peut ainsi être alimentée sélectivement, :
- par le flux d’air de fuite précité ;
- par un flux d’air de transport.
- par le flux d’air de fuite précité ;
- par un flux d’air de transport.
L’alimentation de la première buse 40 par le flux d’air de fuite est de préférence, non limitativement, effectuée via le premier conduit d’air 33. La vanne automatisée 35 du premier conduit d‘air 34 est alors ouverte et à l’état de fuite. En variante non illustrée, un conduit de contournement de la vanne automatisée 35, non illustré, est par exemple prévu. Une vanne manuelle ou une vanne automatique peut alors être prévue sur le conduit de contournement, pour permettre le passage du flux d’air de fuite à la pression souhaitée. La vanne automatisée 35 du premier conduit d‘air 34 est alors de préférence à l’état fermé.
Dans un autre mode de réalisation, l’alimentation de la première buse 40 par le flux d’air de fuite peut être effectuée via à la fois le deuxième conduit d’air 34 et l’au moins un orifice de passage d’air 72, la vanne automatisée 35 du deuxième conduit d‘air 34 étant ouverte. La vanne automatisée 35 du premier conduit d’air 33 est alors de préférence fermée.
L’alimentation de la première buse 40 par le flux d’air de transport peut être effectuée via le premier conduit d’air 33, la vanne automatisée 35 du premier conduit d’air 33 étant ouverte.
Le premier embout d’éjection 41 est raccordé à une extrémité de la première buse 40. Le premier embout d’éjection 41 présente un premier orifice traversant 43 en son extrémité distale 42. Ledit premier orifice traversant 43 est orienté parallèlement au premier axe longitudinal X1. Avec une telle configuration, le premier embout d’éjection 41 permet de produire une flamme d’orientation générale selon le premier axe longitudinal X1, dite par exemple flamme « longitudinale » ou « axiale ».
Comme illustré enFIG. 2 , une portion interne 410 du premier embout d’éjection 41 est configurée pour être retenue à l’intérieur de la première buse 40. Une portion externe 411 du premier embout d’éjection 41 est configurée pour faire saillie de la première buse 40. A cet effet, une butée 412, ici sous forme d’ergot, est formée à la jonction entre les portions interne 410 et externe 411 du premier embout d’éjection 41. La butée 412 vient au contact avec une paroi d’extrémité 440 de la première buse 40.
En variantes non illustrées, la forme de la butée 412 est différente. La butée peut par exemple se présenter sous forme d’une couronne semi-circulaire, d’une pluralité de doigts, etc.
Le deuxième embout d'éjection 51 est raccordé à une extrémité de la deuxième buse 50. Le deuxième embout d'éjection 51 présentant au moins un deuxième orifice traversant 53 en son extrémité distale 52, orienté de manière transversale au deuxième axe longitudinal X2. Avec une telle configuration, le deuxième embout d’éjection 51 permet de produire une flamme d’orientation générale transversale au deuxième axe longitudinal X2, dite par exemple flamme « radiale ». En variante non illustrée, le deuxième embout d’éjection 51 peut comporter une pluralité de deuxièmes orifices traversants 53 : deux, trois, ou plus. La pluralité de deuxièmes orifices traversants 53 peut alors, non limitativement, être répartie régulièrement sur le pourtour du deuxième embout d’éjection 51.
Comme illustré en figures 2 et 4, Une portion interne 510 du deuxième embout d’éjection 51 est configurée pour être retenue à l’intérieur de la deuxième buse 50. Une portion externe 511 du deuxième embout d’éjection 51 est configurée pour faire saillie de la deuxième buse 50. A cet effet, une butée 512, ici sous forme d’ergot, visible enFIG. 4 , est formée à la jonction entre les portions interne 510 et externe 511 du deuxième embout d’éjection 51. Dans l’exemple illustré, la butée 512 vient au contact avec une paroi d’extrémité 540 de la deuxième buse 50, ici commune avec la paroi d’extrémité 440 précitée de la première buse 40.
En variantes non illustrées, la forme de la butée 512 est différente. La butée 512 peut par exemple se présenter sous forme d’une couronne semi-circulaire, d’une pluralité de doigts, etc.
Une section externe du deuxième embout d’éjection 51 peut être prévue à correspondance de forme avec une section interne de la deuxième buse 50. La section externe du deuxième embout d’éjection 51 et la section interne de la deuxième buse 50 peuvent alors être conjointement configurés pour limiter, de préférence empêcher, une rotation sur lui-même du deuxième embout d’éjection 51 autour d’un axe longitudinal propre.
A cet effet, au moins l’un parmi le deuxième embout d’éjection 51 et la deuxième buse 50 comporte un premier moyen de restriction en rotation 55, 65 permettant un positionnement angulaire déterminé du deuxième embout d’éjection 51 dans la deuxième buse 50.
Dans le mode de réalisation illustré, le deuxième embout d’éjection 51 présente sensiblement une face extérieure plane 55 et une face extérieure en arc de cercle 56, voir figures 4 et 5. La face extérieure plane 55 et la face extérieure en arc de cercle 56 sont ici en correspondance de forme avec une face intérieure plane 65 et une face intérieure en arc de cercle 66 que comporte la deuxième buse 50. Le deuxième embout d’éjection 51 et la deuxième buse 50 sont conjointement configurés pour permettre un coulissement du deuxième embout d’éjection 51 dans la deuxième buse 50.
Optionnellement, par analogie avec le deuxième embout d’éjection 51 et ainsi qu’illustré enFIG. 5 , le premier embout d’éjection 41 présente ici sensiblement une face extérieure plane 45 et une face extérieure en arc de cercle 46. La face extérieure plane 45 et la face extérieure en arc de cercle 46 sont alors en correspondance de forme avec une face intérieure plane et une face intérieure en arc de cercle que comporte la première buse 40. Le premier embout d’éjection 41 et la première buse 40 sont alors conjointement configurés pour permettre un coulissement du premier embout d’éjection 41 dans la première buse 40.
Avec la configuration décrite ci-dessus, le circuit d’alimentation en gaz de cuisson 20 est configuré pour alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection 41 et le deuxième embout d’éjection 51. A cet effet, le premier conduit de gaz 27a précité est raccordé en communication fluide avec le premier embout d’éjection 41. Le deuxième conduit de gaz 27b est raccordé en communication fluide avec le deuxième embout d’éjection 51.
Structurellement, le premier conduit de gaz 27a est disposé de manière à s’étendre à travers la première buse 40, ainsi que représenté enFIG. 3 . Le deuxième conduit de gaz 27b est quant à lui disposé de manière à s’étendre à travers la deuxième buse 50.
Dans le mode de réalisation illustré en figures 1 et 2, la position d’une extrémité distale 48, référencée enFIG. 2 , du premier conduit de gaz 27a est réglable parallèlement au premier axe longitudinal X1 par rapport au premier embout d’éjection 41. De préférence, ce réglage est possible entre une première position J et une deuxième position K dans lesquelles :
- dans la première position J, un orifice d’extrémité 47a de l’extrémité distale 48 du premier conduit de gaz 27a débouche dans le premier embout d'éjection 41, et
- dans la deuxième position K, l’orifice d’extrémité 47a du premier conduit de gaz 27a est situé en amont du premier embout d’éjection 41.
- dans la première position J, un orifice d’extrémité 47a de l’extrémité distale 48 du premier conduit de gaz 27a débouche dans le premier embout d'éjection 41, et
- dans la deuxième position K, l’orifice d’extrémité 47a du premier conduit de gaz 27a est situé en amont du premier embout d’éjection 41.
Les positions J et K sont illustrées à titre d’exemple non limitatif enFIG. 2 .
Ici, un orifice d’extrémité 47b du deuxième conduit de gaz 27b débouche de préférence, mais non limitativement, dans le deuxième embout d’éjection 51.
Par ailleurs, comme illustré enFIG. 2 , une première distance H1 est définie entre un centre du premier orifice traversant 43 et l’extrémité distale 44 de la première buse 40 dans la direction du premier axe longitudinal X1. Une deuxième distance H2 est définie entre un centre de l’au moins un deuxième orifice traversant 53 et l’extrémité distale 44 de la première buse 40 dans la direction du premier axe longitudinal X1. La deuxième distance H2 est supérieure à la première distance H1.
Le four de cuisson 1 et son brûleur à gaz 5 tels que décrits ci-dessus peuvent être utilisés pour permettre, au cours d’un même processus de cuisson :
- une ouverture du premier conduit de gaz 27a à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection 41 et à générer une flamme au niveau du premier orifice traversant 43,
- une fermeture du premier conduit de gaz 27a,
- une ouverture du deuxième conduit de gaz 27b à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le deuxième embout d’éjection 51 et à générer une flamme au niveau du deuxième orifice traversant 53,
- une fermeture du deuxième conduit de gaz 27b.
- une fermeture du premier conduit de gaz 27a,
- une ouverture du deuxième conduit de gaz 27b à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le deuxième embout d’éjection 51 et à générer une flamme au niveau du deuxième orifice traversant 53,
- une fermeture du deuxième conduit de gaz 27b.
Le cycle d’ouverture et de fermeture du premier conduit de gaz 27a et le cycle d’ouverture et de fermeture du deuxième conduit de gaz 27b peuvent être mis en œuvre l’un après l’autre, l’un avant l’autre, ou encore combinés chacun une ou plusieurs fois au cours d’un même processus de cuisson.
La flamme de première forme de flamme peut être la flamme axiale précitée, tandis que la flamme de deuxième forme de flamme peut être la flamme radiale.
Afin de mettre en œuvre le four de cuisson 1 et/ou le brûleur à gaz 5 décrits ci-dessus, le four de cuisson 1 et/ou le brûleur à gaz 5 peuvent comporter un automate programmable 6, voirFIG. 1 . Ici, pour des raisons de lisibilité, l’automate programmable 6 est illustré comme étant connecté exclusivement à l’électrovanne 30b. Il devra être compris que l’automate programmable 6 peut être tout aussi bien relié également aux électrovannes 30a et 30c, ainsi qu’au régulateur 29 et aux vannes automatisées 35.
L’automate programmable 6 peut avantageusement être configuré pour travailler par impulsions. Dans un tel travail par impulsions, les cycles d’ouverture/fermeture des électrovannes 30a, 30b et 30c et des vannes automatisées 35 peuvent être très rapides. Les impulsions, c’est-à-dire le temps pendant lequel une électrovanne 30a, 30b ou 30c, ou une vanne automatisée 35 reste ouverte, peuvent être réglées pour durer chacune entre 1 milliseconde et quelques secondes, par exemple 10, 7 ou 5 secondes. Un tel travail par impulsion permet de séquencer l’utilisation des électrovannes 30a, 30b et 30c et des vannes automatisées 35, ce qui permet au brûleur à gaz 5 d’améliorer le brassage dans le four de cuisson 1.
Bien que l’invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu’elle n’y est nullement limitée et qu’elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l’invention.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.
Claims (11)
- Brûleur à gaz destiné à des fours industriels (1), notamment des fours de cuisson de produits en terre cuite, comportant :
- un circuit d’alimentation en gaz de cuisson (20),
- un circuit d’alimentation en air (31),
- une première buse (40), la première buse (40) s’étendant selon un premier axe longitudinal (X1),
- une deuxième buse (50), distincte de la première buse (40), la deuxième buse (50) s’étendant selon un deuxième axe longitudinal (X2), distinct du premier axe longitudinal (X1),
- un premier embout d’éjection (41), raccordé à une extrémité de la première buse (40) et présentant un premier orifice traversant (43) en son extrémité distale (42), ledit premier orifice traversant (43) étant orienté parallèlement au premier axe longitudinal (X1) ; et
- un deuxième embout d’éjection (51), raccordé à une extrémité de la deuxième buse (50) et présentant au moins un deuxième orifice traversant (53) orienté de manière transversale au deuxième axe longitudinal (X2),
dans lequel le circuit d’alimentation en gaz de cuisson (20) est configuré pour alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection (41) et le deuxième embout d’éjection (51), le circuit d’alimentation en gaz de cuisson (20) comportant un premier conduit de gaz (27a) en communication fluide avec le premier embout d’éjection (41), et un deuxième conduit de gaz (27b) en communication fluide avec le deuxième embout d’éjection (51),
dans lequel le circuit d’alimentation en air (31) est configuré pour alimenter en air la première buse (40) et/ou la deuxième buse (50),
dans lequel le premier embout d’éjection (41) comporte une portion interne retenue à l’intérieur de la première buse (40) et une portion externe faisant saillie de la première buse (40),
dans lequel le deuxième embout d’éjection (51) comporte une portion interne retenue à l’intérieur de la deuxième buse (50) et une portion externe faisant saillie de la deuxième buse (50). - Brûleur à gaz selon la revendication 1, dans lequel le circuit d’alimentation en air (31) comporte un premier conduit d’air (33) et un deuxième conduit d’air (34), le premier conduit d’air du circuit d’alimentation en air (31) étant en communication fluide avec la première buse (40), et le deuxième conduit d’air du circuit d’alimentation en air (31) étant en communication fluide avec la deuxième buse (50).
- Brûleur à gaz selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le premier conduit de gaz (27a) s’étend à travers la première buse (40), et le deuxième conduit de gaz (27b) s’étend à travers la deuxième buse (50).
- Brûleur à gaz selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins l’un parmi le deuxième embout d’éjection (51) et la deuxième buse (50) comporte un premier moyen de restriction en rotation (55, 65) permettant un positionnement angulaire déterminé du deuxième embout d’éjection (51) dans la deuxième buse (50).
- Brûleur à gaz selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième embout d’éjection (51) présente sensiblement une face extérieure plane (55) et une face extérieure en arc de cercle (56), en correspondance de forme avec une face intérieure plane (65) et une face intérieure en arc de cercle (66) que comporte la deuxième buse (50), et dans lequel le deuxième embout d’éjection (51) et la deuxième buse (50) sont conjointement configurés pour permettre un coulissement du deuxième embout d’éjection (51) dans la deuxième buse (50).
- Brûleur à gaz selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le brûleur à gaz comporte un tube commun (7) dans lequel s’étendent la première buse (40) et la deuxième buse (50), les parois extérieures de la première buse (40) et de la deuxième buse (50) formant de préférence les parois extérieures du tube commun (7).
- Brûleur à gaz selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première buse (40) et la deuxième buse (50) sont séparées par une paroi commune (71), la paroi commune (71) étant de préférence plane.
- Brûleur à gaz selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la position d’une extrémité distale (48) du premier conduit de gaz (27a) est réglable dans une direction parallèle au premier axe longitudinal (X1) par rapport au premier embout d’éjection (41), de préférence entre une première position (J) et une deuxième position (K) dans lesquelles, dans la première position (J), un orifice d’extrémité (47a) de l’extrémité distale (48) du premier conduit de gaz (27a) débouche dans le premier embout d'éjection (41), et, dans la deuxième position (K), l’orifice d’extrémité (47a) du premier conduit de gaz (27a) est situé en amont du premier embout d’éjection (41).
- Brûleur à gaz selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une première distance (H1) est définie entre un centre du premier orifice traversant (43) et l’extrémité distale (44) de la première buse (40) dans la direction du premier axe longitudinal (X1), et une deuxième distance (H2) est définie entre un centre de l’au moins un deuxième orifice traversant (53) et l’extrémité distale (44) de la première buse (40) dans la direction du premier axe longitudinal (X1), la deuxième distance (H2) étant supérieure à la première distance (H1).
- Four de cuisson (1) comportant au moins un brûleur à gaz (5) selon l'une des revendications précédentes, et au moins une paroi de four (2) pourvue d’un orifice traversant d’installation (3), la paroi de four (2) délimitant une chambre de cuisson (10), le brûleur à gaz (5) étant installé à travers la paroi de four (2) dans l’orifice traversant d’installation (3), le premier embout d’éjection (41) et le deuxième embout d’éjection (51) étant disposés en saillie dans la chambre de cuisson (10).
- Procédé d’utilisation d’un brûleur à gaz (5) selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
- ouverture du premier conduit de gaz (27a) à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le premier embout d’éjection (41) et à générer une flamme au niveau du premier orifice traversant (43),
- fermeture du premier conduit de gaz (27a),
- ouverture du deuxième conduit de gaz (27b) à la circulation d’un flux de gaz de cuisson de façon à alimenter en gaz de cuisson le deuxième embout d’éjection (51) et à générer une flamme au niveau du deuxième orifice traversant (53),
- fermeture du deuxième conduit de gaz (27b).
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