MC478A1 - Appareil de chauffage par rayonnement et convection fonctionnant avec des combustibles gazeux et liquides - Google Patents

Description

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BREVET D'INVENTION

"Appareil de chauffage par rayonnement et convec tion fonctionnant avec des combustibles gazeux ou liquides"

(Invention ; Louis Alix VEZZOLl)

^ Société dite*

< ANTARGAZ SOCIETE ANONYME DE DISTRIBUTION

S DE GAZ LIQUIDES DE PETROLE

La présente intention concerne un appareil de chauffage par rayonnement et convéction, comportant des brûleurs ou panneaux rayonnants, qui est susceptible pratiquement v

de fonctionner indifféremment avec des combustibles liquides 5 ou gazeux.

On connaît depuis un certain temps des appareils de chauffage par convection et par rayonnement d'un fort pourcentage de rayons infraxrouge^. Ces appareils qui fonctionnent non indifféremment soit avec des gaz soit avec des 10 liquides combustibles, comportent au moins un brûleur à rayon nement comprenant généralement une plaque métallique ou céramique constituée par aù moins un élément, tel par exemple qu'une plaque, traversé d'orifices à travers lesquels passe le mélange combustible gazeux provenant d'un mélangeur ; ledit mé-

15 • lange brûle au voisinage de la surface de la plaque et maintient en température la surface rayonnante.

Ces appareils connus fonctionnent sous pression, parce que d'une part, la chambre de mélange air/gaz du ou des brûleurs est sous pression, et parce que d'autre part,

ces brûleurs sont montés dans des appareils dont le circuit en général des fumées est /en surpression par rapport à l'atmosphère.

A ce sujet, il y a lieu de remarquer que :

a) Dans le cas d'un combustible gazeux, la vitesse d'écoulement du mélange air/gaz à travers la plaque rayonnante dépend de la pression qui règne dans la chambre de mélange qui la précède, cette pression étant d'autant plus élevée que la pression d'alimentation est plus forte et que les trous dans la plaque sont plus petits et/ou moins nombreux.

b) Dans le cas d'un combustible liquide, la pression dans la chambre de mélange est analogue, mais il est de plus nécessaire de vaporiser le combustible et de faire appel à un appareillage mécanique pour fournir la pression nécessaire à l'air et/ou au combustible.

Dans les appareils connus, fonctionnant sous pression, où une pression es-t exercée directement sur le mélange combustible ou l'un de ses composants, on constate que la vitesse d'écoulement du mélange combustible, ainsi que l'entraînement d'air diminuent lorsque la température du mélange augmente (parce que la viscosit^âugmente en fonction de la température), c'est-à-dire lorsque l'appareil se met en régime; ceci a pour effet de rapprocher la vitesse d'écoulement de la vitesse critique provoquant le retour de flamme à travers la plaque depuis l'allumage jusqu'à l'établissement du régime, la diminution de l'entraînement d'air provoquant

de plus une augmentation de la valeur de cette vitesse critique; or ,11 entraînement d'air est généralement imposé au démarrage par les possibilités d'allumage du mélange combustible par ailleurs, il convient de rappeler que la vitesse du mélange combustible et l'entraînement d'air sont conditionnés par certaines caractéristiques constructives du système d'injection et la pression d'alimentation.

Enfin, par leur conception et leur construction actuelles, ces appareils de chauffage à brûleurs radiants ne peuvent pas fonctionner indifféremment avec tous les combustibles gazeux et/ou liquides sans modification importante de certaines parties du brûleur; les dimensions des orifices de passage dé la plaque notamment ne peuvent pas maintenir une même valeur unique si l'on désire conserver des un résultats satisfaisants. Or, il y a/intérêt évident pour les utilisateurs, particuliers ou industriels, à pouvoir mettre en oeuvre d'une manière simple et sûre un même appareil,

aussi bien avec un gaz qu'avec un liquide combustible. L'intérêt est analogue, lorsque les caractéristiques du gaz combustible d'alimentation subissent quelques variations de pression ou de composition comme cela se rencontre.avec du gaz manufacturé (gaz de ville,...).

La demanderesse a cherché à éliminer les inconvénients décrits, elle a eu l'idée à cet effet de mettre sous dépression contrôlée le circuit des gaz brûlés et du mélange combustible, et elle a constaté que le résultat désiré pouvait être ainsi atteint et en outre que le tirage naturel des gaz chauds était généralement suffisant pour engendrer la dépression convenable. Ce tirage augmente en effet depuis l'allumage jusqu'à la mise en régime de tout le circuit

et évite la diminution de vitesse d'écoulement à travers la plaque, qui résulte habituellement, dans les appareils à pression, de l'élévation de température du brûleur.

En travaillant sous dépression comme il vient d'être indiqué, l'entraînement d'air n'est plus subordonné à toutes les caractéristiques d'alimentation et de construction précédentes, puisque la chambre de mélange est en dépression; le simple choix des dimensions des orifices dê gaz et d'air enfin permet donc"au même appareil de fonctionner indifféremment aux combustibles gazeux ou à la majorité des combustibles liquides sans autre modification, notamment sans modification de la plaque; il a été constaté que cette disposition n'augmentait pas les risques de retour de flamme, et pouvait même éloigner ce risque.

Compte tenu de ce qui précède, et à l'effet recherché, un appareil de chauffage par rayonnement et con-vection, qui comporte dans une carrosserie, les gaines de circulation des gaz brûlés et les surfaces de convection, au moins un brûleur radiant comportant au moins une plaque percée d'orifices pour le passade du mélange combustible, muni de moyens d'allumage et de moyens d'alimentation, disposé vis-à-vis d'une surface transparente aux radiations infraxrouge# logée dans la carrosserie est essentiellement tel que, conformément à la présente invention, la surface transparente aux radiations infra-rouge^? est logée d'une manière étanche dans le corps de chauffe, qu'au voisinage, par exemple au-dessus du brûleur, intercalé de façon étanche dans le circuit des gaz brûlés, est disposé un tube vaporiseur ou chambre de préchauffage du combustible arrivant par l'intermédiaire de tous moyens ré

glables, ce dernier tube étant ouvert à une extrémité pour laisser pénétrer l'air et se prolongeant pour déboucher dans la chambre de mélange immédiatement à l'amont de la plaque,

pour permettre au mélange combustible d'air et de gaz ou de vapeur, de traverser ladite plaque, qu'une résistance électrique est montée sous le tube vaporiseur pour assurer le préchauffage au démarrage et l'allumage initial du mélange à la surface de ladite plaque, l'ensemble étant tel que le brûleur et le circuit de fumées se trouvent sous dépression. La dépression peut être directe ou indirecte.

Dans un tel appareil, au moins un orifice ajustable peut être prévu à la sortie du vaporiseur ou dans le fond de la chambre de mélange pour assurer un appoint d'air frais, cet appoint d'air étant destiné, sous l'influence croissante de la dépression, à limiter l'élévation de la température du mélange combustible, concomitante à la mise en régime de 1'appareil.

Cette dernière disposition est particulièrement avantageuse pour 'le fonctionnement avec des combustibles liquides, les orifices étant d-'autant moins nombreux et dispersés qu'ils sont disposés plus loin de la plaque rayonnante, à la sortie du vaporiseur par exemple.. Dans le cas de combustibles gazeux où il n'est plus nécessaire de refroidir le mélange, ces orifices réglables sont choisis de manière telle que la totalité de l'air nécessaire à la combustion passe par eux.

Par tous moyens usuels, avec interposition éventuelle, au-dessus de l'appareil, d'un coupe-tirage de type connu, le canal d'évacuation des gaz brûlés s'ouvre soit directement à l'extérieur, soit dans une cheminée ou hotte.

L'appareil selon l'invention peut comporter un écran ajouré, tel qu'une grille, en avant et au voisinage de la plaque réfractaire,

ce qui permet d'améliorer le rendement et notamment le pouvoir rayonnant des panneaux radiants,

5 L'arrivée du combustible peut être réglée par exemple au moyen d'un carburateur, d'une pompe, d'un système de venturi ou encore par un système de fluide sous pression, ou mieux

/

encore par orifices calibrés situés sous le réservoir en charge -en

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<jjacore pâr mt système de- fluide aoue pression. 10 Pour obtenir un allumage et une combustion correct!

l'appareil ci-dessus est mis en oeuvre dans les conditions suivantes, également selon la présente invention:

On branche d'abord la résistance électrique de manière à chauffer l'enceinte tubulaire d'alimentation et/ou de 15 vaporisation, pendant le temps correspondant aux nécessités du pré-chauffage, ce temps étant fixé expérimentalement pour les divers combustibles dont l'utilisation est prévue, en fonction de leurs caractéristiques propres (température de vaporisation etc.,). Ce temps est d'autant plus long que le combustible se vaporise à plus 20 haute température; il est nul pour les combustibles qui sont à l'état gazeux à la température ambiante. Lorsque le préchauffage est suffisant, on laisse arriver au débit de régime le combustible qui, en s§4élangeant à l'air aspiré par le faible tirage provoqué par la résistance électrique, fournit un mélange combustible qui 25 s'enflamme au contact de ladite résistance; le réservoir de combustible étant simplement en charge, aucun appareillage mécanique mobile n'est'nécessaire pour l'alimentation en combustible ou en air. La combustion s'établit au voisinage de la surface de la plaque réfractaires on peut alors débrancher la résistance et l'appareil 30 fonctionne régulièrement en dépression, le retour de flamme

étant évité, au fur et à mesure de l'élévation de la température, par l'accroissement progressif de la valeur de la dépression jusqu'à l'établissement du régime normal de marche.

D'une manière générale, il a été constaté que, pour obtenir une combustion et des performances correctes, il suffit d'établir une dépression pouvant atteindre 0,5 à 1,5 mm de colonne d'eau immédiatement devant le brûleur où - se produit la combustion; la règle à suivre est que la dépression nécessaire soit d'autant plus grande que le combustible utilisé est plus lourd. L'excès d'air nécessaire à la combustion et à l'élimination du risque de retour de flamme est ainsi réglé au mieux. Le tirage nécessaire, à la sortie de l'appareil, correspond à cette dépression augmentée de la perte de pression due au circuit des fumées; il peut donc être réglé jusqu'à 1 à 2,5 mm de colonne d'eau environ, d'autant plus élevé que le combustible utilisé est plus lourd.

Avec les dispositions selon l'invention on peut donc, au moment de la vente ou d'une utilisation donnée, régler immédiatement l'appareil pour un combustible gazeux ou liquide déterminé. Il suffit simplement d'ajuster, de façon simple et rapide, l'orifice de débit du combustible et le ou les orifices d'aspiration d'air aux valeurs repérées pour ledit combustible, en fonction d'essais préliminaires d'atelier. Il n'y a notamment pas lieu de procéder à une modification de la plaque rayonnante du brûleur, car il s'est avéré que l'on obtenait un fonctionnement correct et des résultats satisfaisants avec une dimension constante des orifices de passage du mélange combustible, quel que soit le combustible, gaz ou liquide, couramment utilisé; dans le cas d'orifices de section circulaire, leur diamètre commun est de préférence

compris entre 1 et 1,5 mm. Dans tous les cas, les orifices sont prévus aussi nombreux et serrés que possible, compte tenu des techniques de fabrication et de la solidité mécanique souhaitable de la plaque rayonnante, de telle sorte que la résistance de ladite plaque soit la plus faible possible au passade du mélange combustible.-

Au dessin annexé, on a représenté une forme de réalisation d'un appareil selon l'invention, qui est décrit en détail ci-aprèst Dans ce dessin ;

Fig. 1 est une vue en coupe verticale de l'appareil équipé pour un combustible liquide;

Fig. 2 est une vue en coupe schématique du brûleur.

Tel qu'il est représenté au dessin, l'appareil comporte une carrosserie générale 1 dans laquelle est montée une gaine 2 de-circulation des jraz brûlés avec sa sortie 2:. Cette gaine 2 est par exemple en tôle et forme également surface de convection 3 avec l'ambiance. La partie inférieure de la gaine 2 constituant un corps de chauffe 4 comporte une ouverture 5 sur laquelle est montée de façon étanche une plaque 6, par exemple de verre, trànsparente aux radiations infrarouge^ et résistant à la température. Vis-à-vis de cette plaque et en arrière du corps de chauffe, est fixé, de façon étanche, un panneau radiant*7 avec son carter 8 fermant la chambre de mélange.

Le réservoir de combustible 9 est relié par une tuyauterie 10 à une buse ou ajutage 11, Un robinet d'arrêt 12 est prévu sur la canalisation 10 ; le réservoir 9 est protégé de la chaleur par une tôle de protection 13.

Un tube vaporiseur ou chambre de préchauffâge

14 est, disposé de façon étanche dans le circuit des gaz brûlés 2 au-dessus de la plaque rayonnante 7* La section d'entrée

15 de la chambre 14 est ouverte à l'air libre; elle comporte également l'arrivée de combustible par la buse 11; l'autre extrémité 16 de la chambre 14 débouche à l'intérieur de la chambre de mélange et comporte un orifice 17 d'appoint d'air.

Une résistance électrique 18 de préchauffage et d'allumage est disposée sous la chambre 14 et devant la partie supérieure de la plaque 7» La résistance électrique peut être remplacée par tout dispositif connu approprié de projection d'alcool sur la plaque ra;fonnante 7, servant ainsi à la fois au préchauffage de la chambre 14 et à l'allumage du mélange combustible ayant traversé la plaque J.

Dans l'exemple représenté, un écran métallique perforé ou grille 19 est disposé en avant de la plaque réfractaire, et à une très courte distance de cette plaque pour en augmenter le pouvoir de rayonnement.

Un régulateur de tirage 20 est prévu sur la sortie 2' pour stabiliser le tirage à la valeur voulue lorsque c'est nécessaire. Le fond du carter peut comporter un trou d'égouttage, non représenté. Le régulateur de tirage peut, par ailleurs, être remplacé par une cape anti-refou-lante disposée au-dessus de l'appareil à une hauteur telle qu'elle assure d'elle-même le tirage nécessaire.

L'appareil peut comporter une seconde robinetterie (non représentée) pour l'alimentation en gaz,

afin de permettre le passage d'un type de combustible à l'autre par simples branchement et débranchement des raccords respectifs.

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On a utilisé pratiquement un appareil selon l'invention comportant des éléments rayonnants (plaquette et grille) inclinés vers l'arrière de 25° par rapport au plan vertical. On a opéré aussi facilement avec l'un quelconque des combustibles suivants : kérosène, fuel, gaz naturel, propane, butane-propane, gaz de ville. Il a été constaté que, en supprimant selon l'invention les ventilateur, boîtier de commande, disjoncteur, thermostat et autres moyens de fonctionnement ou de/églage nécessaires dans les appareils connus, le fonctionnement sous dépression était parfaitement correct, le mélange air/gaz ou air/vapeur étant suffisamment refroidi par l'appoint 'd'air frais des orifices préréglés 17.

On notera que, si les règlements d'utilisation des appareils de chauffage au gaz fixent des conditions ne permettant pas l'établissement direct de la dépression .requise, on peut combiner un dispositif à pression avec un dispositif à dépression dans un même appareil.

Les appareils conformes à l'invention sont utilisables soit pour le chauffage de locaux, soit pour des opérations de chauffages industriels.

Il y a lieu de noter que diverses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple que le vaporiseur, au lieu d'être disposé directement au-dessus du brûleur, peut tout aussi bien être logé en tout point du circuit d'évacuation des gaz brûlés où il pourra se réchauffer suffisamment pour assurer le chauffage nécessaire au fonctionnement. De même, on peut, en utilisant convenablement le tirage naturel des fumées et la dépression qu'il engendre (et *en donnant à celle-ci n -*o /R*

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une valeur plus faible que celle prévue plus haut)* améliorer les résultats donnés par les appareils connus fonctionnant sous pression; l'amélioration est alors d'autant plus sensible que la pression d'alimentation est plus faible. Enfin, dans le cas d'un four ou d'une étuve à tirage mécanique, on peut parfois supprimer.la plaque transparente aux rayons infrarouges? tout en maintenant en dépression la partie antérieure du (ou des) brûleur.

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Claims (8)

- 12 - REVENDICATIONS -

1. Appareil de chauffage par rayonnement et convection avec au moins un brûleur radian^incorporé utilisable indifféremment avec des combustibles gazeux ou liquides, qui comporte dans une carrosserie les gaines de circulation des gaz brûlés et les surfaces de convection, au moins un brûleur radiant comportant au' moins une plaque percée d'orifices pour le passage et la combustion du mélange combustible, muni de moyens d'allumage et de moyens d'alimentation, disposé vis-à-vis d'une surface transparente aux radiations infrarouge^-. logée dans la carrosserie, ledit appareil étant caractérisé par le fait que la surface transparente aux radiations infraxrouge^ est logée d'une manière étanche dans le corps de chauffe, qu'au voisinage, par exemple au-dessus du brûleur, intercalé de façon étanche dans le circuit des caz brûlés, est disposé un tube vaporiseur ou chambre de préchauffage du combustible arrivant par l'intermédiaire de tous moyens réglables, ce dernier tube étant ouvert à une extrémité pour laisser pénétrer l'air et se prolongeant pour déboucher dans la chambre de mélange immédiatement à l'amont de la plaque, pour permettre au mélange combustible d'air et de gaz ou de vapeur, de traverser ladite plaque, qu'une résistance électrique est montée sous le tube vaporiseur pour assurer le préchauffage au démarrage et 1Jallumage initial du mélange à la surface de ladite plaque, l'ensemble étant tel que le brûleur et le circuit de fumées se trouvent sous dépression.

2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre de mélange et/ou l'extrémité voisine de la chambre de vaporisation, sont percées d'orifices réglables.

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3. Appareil selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que les orifices ménagés dans le carter sont d'autant plus nombreux et plus petits qu'ils sont disposés plus près de la plaque perforée.

4. Appareil selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que les orifices sont tels que l'appoint d'air qui les traverse atteint la totalité de l'air nécessaire à la combustion du combustible gazeux.

Appareil selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la dépression mise en oeuvre est d'autant plus forte que le combustible est plus lourd.

6. Appareil selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un écran métallique perforé,tel qu'une grille, est monté en avant et au voisinage de la sortie de la plaque réfractaire perforée.

7. Appareil selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que pour un combustible fourni sous pression, on combine l'effet de la dépression,

plus faible que celle normalement utilisée, avec celui de la pression de distribution.

8. Appareil selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un tirage mécanique est utilisé pour maintenir en dépression le circuit d'air et de raz brûlés, en supprimant la plaque transparente aux rayons infra*rouge^ et l'étanchéité du corps de chauffe.;ex\J(L pages ORDINAL;—^contenant Renvois José CURAU;—Daûi^joutéX--^..motSrayé^nul S Cong_ejl^/g^Priété Industrielle*