WO1993019328A1 - Bruleur a gaz a plusieurs tetes de combustion - Google Patents

Bruleur a gaz a plusieurs tetes de combustion Download PDF

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/30—Inverted burners, e.g. for illumination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D23/00—Assemblies of two or more burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/10—Arrangement or mounting of ignition devices

Definitions

  • the invention relates to a gas burner with several combustion heads. Generally, it is sought to increase the power of the gas burners, in particular for heating boilers. However, the maximum power has limits because of technical problems inherent in the manufacture of the burners themselves which must withstand extreme heating conditions, in particular temperature, pressure, ...
  • combustion heads are inverted and the enclosure is divided into compartments between the walls of which air can circulate.
  • this does not describe an air circulation enclosure, but a separate supply by combustion head.
  • the air circulation enclosure is formed by a cover through which the ducts pass. gas inlet, a side casing provided with at least one air inlet sleeve, and a base forming a support for all the combustion grates of the combustion heads while the walls forming the compartments are cylindrical and extend from the cover towards the base while providing a space for the passage of air in said compartments.
  • the burner includes a general gas supply to which the gas inlet pipes of the combustion heads are branched.
  • the gas inlet pipes are each provided with a solenoid valve so as to allow controlled ignitions of the various heads.
  • the invention makes it possible to design a burner easy to modulate in power, since it suffices to light the desired number of heads. In addition, starting is greatly facilitated since it is sufficient at the start to light a single head.
  • An advantageous embodiment of the invention is remarkable in that one of the combustion heads, called the ignition head, is provided with an ignition system and with a flame control system while the other combustion heads, said to be peripheral, are arranged around the ignition head in such a way that the combustion grids of the peripheral heads are each adjacent at at least one location on the combustion grate of the ignition head in such a way that the ignition of the peripheral heads is carried out by the flame of the ignition head and that it is therefore sufficient to light and control all the heads, from the only ignition system and from the only flame control system of said ignition head.
  • a burner comprising two heads arranged side by side, an ignition head and a peripheral head, or an ignition head arranged in line between two peripheral heads, or one more central ignition head around which several peripheral heads are concentrically arranged.
  • FIG. 1 shows in partial section and in elevation an embodiment of a burner according to the invention with two heads
  • FIG. 2 is a top view of the burner of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows in inverted elevation the air circulation enclosure of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a top view of FIG. 3,
  • FIG. 5 shows in top plan a gas supply for a burner according to FIGS. 1 to 4,
  • FIGS. 6 and 7 schematize other modes of embodiment respectively with three and five heads
  • an enclosure 1 for circulating air can be seen provided with an air inlet sleeve 2.
  • the enclosure 1 is formed by a cover 3 (below in FIG. 3), a side wall 4, and a base 5 (FIG. 1).
  • enclosure 1 several compartments are arranged formed by spaced cylindrical walls, here two, 6a, 6b, which extend from said cover 3 towards the base 5 without touching it, and in each compartment is provided a combustion head. respectively 7a, 7b, called reverse.
  • Each head is, for example, of a type similar to that described in FR-A-2 593 270, if we consider only said head proper, each of them being, as already said , arranged in a separate and separate compartment.
  • Each combustion head comprises an annular combustion grid such as 8a and 8b for the heads 7a and 7b, the grids being fixed to the base 5.
  • each head has a mixing chamber such as 9a into which a gas line 11a, 11b opens and which communicates via a chimney 10a with the space in the compartment of the head in question.
  • the pulsed air which arrives via the cuff 2 in a tangentially tangential manner (FIG. 2) in the enclosure 1 will circulate around the walls 6a, 6b and between them, while it may pass into des ⁇ under said walls. by bypassing their free ends to reach as far as said mixing chambers such as chamber 9a.
  • the cover 3 has openings 12 and 13 for respectively an ignition electrode and an ionization flame control electrode which will be discussed below (not visible in FIG. 1 due to the cutting plane) and openings 14a, 14b for the passage of the gas pipes preci ⁇ ted.
  • the combustion head 7b provided with the ignition and flame control electrodes is hereinafter called the ignition head and the other head 7a, the peripheral head, these expressions being especially useful when there are more than two heads such as in the other embodiments which will be discussed below.
  • FIG. 5 shows an interesting distribution of gas on a burner of the type of that of the preceding figures provided with two combustion heads.
  • the gas comes from a general supply pipe 15 which arrives directly on the ignition head, thus ending with the gas inlet pipe 11b and to which the gas inlet pipe 11a is branched. the other head.
  • the pipe 11a is also provided with a solenoid valve 16.
  • FIG. 6 shows an oblong envelope 1 ′ and diagrammatically shows an ignition head 7 ′ b between two peripheral heads aligned 7 ′ a and 7 ′ c.
  • FIG. 7 shows a circular envelope 1 "and shows schematically an ignition head 7" b surrounded by four substantially concentric peripheral heads 7 "a, 7" c, 7 “d and 7" e.
  • the ignition heads 7'b and 7 "b can be recognized by the passages for the ignition and flame control electrodes.
  • the head 7 ′ a of FIG. 6 for example could be the ignition head and be the only one to have ignition and control electrodes since it would be impossible to open the arrival of gas from head 7'c before that of head 7'b and closing the arrival of head 7'b before that of head 7'c.

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Abstract

L'invention concerne un brûleur à gaz pourvu de plusieurs têtes de combustion et comportant au moins une arrivée (2) d'air forcé dans une enceinte (1) de circulation d'air, qui est remarquable en ce que ladite enceinte est divisée en plusieurs compartiments réalisés par des parois (6a, 6b) espacées qui s'étendent sur une partie de la hauteur de l'enceinte de telle sorte que l'air peut circuler autour et entre lesdites parois et parvenir dans lesdits compartiments en contournant les extrémités libres des parois, chaque compartiment ayant sa propre tête de combustion renversée (7a, 7b) munie d'une chambre de mélange (9a) qui communique avec ledit compartiment et qui est pourvue d'une canalisation (11a, 11b) d'arrivée de gaz et d'une grille de combustion (8a, 8b).

Description

Brûleur à gaz à plusieurs têtes de combustion.
L'invention concerne un brûleur à gaz à plusieurs têtes de combustion. Généralement, on cherche à augmenter la puissance des brûleurs à gaz, notamment pour les chaudières de chauffage. Toutefois, la puissance maximale présente des limites à cause de problèmes techni¬ ques inhérents à la fabrication des brûleurs eux-mêmes qui doivent supporter des conditions extrêmes de chauffage, notamment de températu- re, de pression, ...
Ces limites de puissance apparaissent aussi du fait des char¬ ges importantes sur l'échangeur de chaleur.
En outre, une cheminée de diamètre réduit sur laquelle sont souvent branchées les chaudières, entraîne des surpressions au déraarra- ge, ce qui ne facilite pas celui-ci.
Il a aussi déjà été imaginé des brûleurs à plusieurs têtes, comme par exemple ceux décrits dans le FR-A-2 135 673, ou encore dans le FR-A-1 409 850, ou le US-A-4,614,491.
Sur l'idée d'un brûleur pourvu, comme mentionné ci-avant, de plusieurs têtes de combustion et comportant en outre au moins une arrivée d'air forcé dans une enceinte de circulation d'air, l'inven¬ teur a imaginé un brûleur qui est remarquable en ce que ladite encein¬ te est divisée en plusieurs compartiments réalisés par des parois espacées qui s'étendent sur une partie de la hauteur de l'enceinte de telle sorte que l'air peut circuler autour et entre lesdites parois et parvenir dans lesdits compartiments en contournant les extrémités libres des parois, chaque compartiment ayant sa propre tête de combus¬ tion renversée munie d'une chambre de mélange qui communique avec ledit compartiment et qui est pourvue d'une canalisation d'arrivée de gaz et d'une grille de combustion.
Contrairement aux deux premiers documents cités, les têtes de combustion sont renversées et l'enceinte est divisée en compartiments entre les parois desquels l'air peut circuler. Quant au document US également précité, celui-ci ne décrit pas d'enceinte de circulation d'air, mais une alimentation distincte par tête de combustion.
Selon un mode de réalisation, l'enceinte de circulation d'air est formée par un couvercle au travers duquel passent les canalisa- tions d'arrivée de gaz, une enveloppe latérale munie d'au moins une manchette d'arrivée d'air, et une embase formant un support pour toutes les grilles de combustion des têtes de combustion tandis que les parois réalisant les compartiments sont cylindriques et s'étendent du couvercle vers l'embase tout en ménageant un espace pour le passage de l'air dans lesdits compartiments.
Avantageusement, le brûleur comporte une alimentation générale de gaz sur laquelle sont branchées en dérivation les canalisations d'arrivée de gaz des têtes de combustion. De préférence, les canalisations d'arrivée de gaz, à l'excep¬ tion éventuellement de l'une d'entre elles, sont pourvues chacune d'une électrovanne de manière à permettre des allumages contrôlés des diverses têtes.
De la sorte, l'invention permet de concevoir un brûleur facile à moduler en puissance, puisqu'il suffit d'allumer le nombre désiré de têtes. En outre, le démarrage est grandement facilité puisqu'il suffit au départ d'allumer une seule tête.
Un mode de réalisation avantageux de l'invention est remarqua¬ ble en ce que l'une des têtes de combustion, dite tête d'allumage, est pourvue d'un système d'allumage et d'un système de contrôle de flamme tandis que les autres têtes de combustion, dites périphériques, sont disposées autour de la tête d'allumage de manière telle que les gril¬ les de combustion des têtes périphériques sont voisines chacune à au moins un endroit de la grille de combustion de la tête d'allumage de telle sorte que l'allumage des têtes périphériques s'effectue par la flamme de la tête d'allumage et qu'il suffit donc pour allumer et contrôler toutes les têtes, du seul système d'allumage et du seul système de contrôle de flamme de ladite tête d'allumage.
Bien entendu, il est toujours possible d'imaginer plusieurs têtes pourvues chacune d'un système de contrôle de flamme (voire d'une arrivée distincte de gaz). De plus, si l'alimentation en gaz interdit d'isoler une ou plusieurs têtes du voisinage immédiat d'une tête contrôlée, alors le mode de réalisation précité n'est pas obligatoire.
De nombreuses possibilités sont imaginables et on peut envisa- ger par exemple un brûleur comportant deux têtes disposées côte à côte, une tête d'allumage et une tête périphérique, ou une tête d'allu¬ mage disposée en ligne entre deux têtes périphériques, ou encore une tête d'allumage centrale autour de laquelle sont disposées de manière concentrique plusieurs têtes périphériques.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 montre en coupe partielle et en élévation un mode de réalisation d'un brûleur selon l'invention à deux têtes,
- la figure 2 est une vue de dessus du brûleur de la figure 1,
- la figure 3 montre en élévation renversée l'enceinte de circulation d'air de la figure 1,
- la figure 4 est une vue de dessus de la figure 3,
- la figure 5 montre en plan de dessus une alimentation de gaz pour un brûleur selon les figures 1 à 4,
- les figures 6 et 7 schématisent d'autres modes- de réalisa¬ tion respectivement à trois et cinq têtes,
Sur les figures 1 à 4, on peut voir une enceinte 1 de circula¬ tion d'air pourvue d'une manchette 2 d'arrivée d'air. L'enceinte 1 est formée par un couvercle 3 (en dessous sur la figure 3), une paroi latérale 4, et une embase 5 (figure 1).
Dans l'enceinte 1, sont aménagés plusieurs compartiments formés par des parois cylindriques espacées, ici deux, 6a, 6b, qui s'étendent dudit couvercle 3 vers l'embase 5 sans la toucher, et dans chaque compartiment est prévue une tête de combustion respectivement 7a, 7b, dite renversée. Chaque tête est, par exemple, d'un type sembla¬ ble à celui décrit dans le FR-A-2 593 270, si l'on ne considère que ladite tête proprement dite, chacune d'entre-elles étant, comme déjà dit, aménagée dans un compartiment distinct et séparé. Chaque tête de combustion comporte une grille de combustion annulaire telle que 8a et 8b pour les têtes 7a et 7b, les grilles étant fixées sur l'embase 5. En outre, chaque tête présente une chambre de mélange telle que 9a dans laquelle débouche une canalisation lia, 11b d'arrivée de gaz et qui communique par une cheminée 10a avec l'espace du comparti¬ ment de la tête considérée. L'air puisé qui arrive par la manchette 2 de manière sensible¬ ment tangentielle (figure 2) dans l'enceinte 1 circulera autour des parois 6a, 6b et entre celles-ci, tandis qu'il pourra passer en des¬ sous desdites parois en contournant leurs extrémités libres pour parvenir jusque dans lesdites chambres de mélange telle que la chambre 9a.
Comme le montre bien la figure 2, le couvercle 3 présente des ajours 12 et 13 pour respectivement une électrode d'allumage et une électrode de contrôle de flamme par ionisation dont il sera question ci-après (non visibles sur la figure 1 du fait du plan de coupe) et des ajours 14a, 14b pour le passage des canalisations de gaz préci¬ tées.
La tête de combustion 7b pourvue des électrodes d'allumage et de contrôle de flamme est dénommée ci-après tête d'allumage et l'autre tête 7a, tête périphérique, ces expressions étant surtout utiles lorqu'il y a plus de deux têtes comme dans les autres modes de réalisa¬ tion dont il sera question ci-après.
La figure 5 montre une distribution intéressante de gaz sur un brûleur du type de celui des figures précédentes pourvu de deux têtes de combustion. Le gaz provient d'une canalisation d'alimentation générale 15 qui arrive directement sur la tête d'allumage en se terminant donc par la canalisation d'arrivée de gaz 11b et sur laquelle est branchée en dérivation la canalisation d'arrivée de gaz lia de l'autre tête.
Comme le montre encore la figure 5, la canalisation lia est en outre pourvue d'une électrovanne 16.
On comprend d'après la figure 1 que les grilles de combustion des têtes 7a et 7b sont voisines. On voit bien la grille 8a et on devine l'emplacement de la grille de l'autre tête. D'ailleurs les cloisons 6a et 6b (figure 4) sont presque tangentes. En conséquence, si la tête 7b est alimentée en gaz et que son électrode d'allumage est mise en fonctionnement, ladite tête 7b s'allu¬ mera et pourra allumer par son voisinage la tête 7a dès que l'électro- vanne 16 sera ouverte.
On peut ainsi allumer à volonté une ou deux têtes et pour faciliter le démarrage, temporiser l'ouverture de l'électrovanne 16 afin d'obtenir des allumages successifs desdites têtes. On comprend qu'alors seule la tête 7b nécessite un contrôle de flamme étant donné le voisinage des deux têtes.
Pour plus de deux têtes, on peut ainsi prévoir un véritable allumage en cascade.
Pour permettre de ne prévoir qu'une seule électrode de contrô- le et qu'une seule électrode d'allumage, il suffit de disposer la ou les têtes périphériques au voisinage, au moins en un endroit, de la tête dite d'allumage.
A titre d'exemple, la figure 6 montre une enveloppe oblongue 1' et schématise une tête d'allumage 7'b entre deux têtes périphéri- ques alignées 7'a et 7'c.
La figure 7 montre une enveloppe circulaire 1" et schématise une tête d'allumage 7"b entourée par quatre têtes périphériques sensi¬ blement concentriques 7"a, 7"c, 7"d et 7"e.
Les têtes d'allumage 7'b et 7"b se reconnaissent grâce aux passages pour les électrodes d'allumage et de contrôle de flamme.
Dans le cas des figures 6 et 7 il est évidemment très facile d'imaginer l'alimentation de gaz à partir de la figure 5.
Toutefois, on comprendra aussi que la tête 7'a de la figure 6 par exemple pourrait être la tête d'allumage et être la seule à compor- ter des électrodes d'allumage et de contrôle dans la mesure où il serait impossible d'ouvrir l'arrivée de gaz de la tête 7'c avant celle de la tête 7'b et de fermer l'arrivée de la tête 7'b avant celle de la tête 7'c.
En outre, on peut prévoir d'autres dispositions avec un nombre suffisant d'électrodes d'alllumage et/ou de contrôle.
Enfin, des variantes ou d'autres éléments ne sont pas spéciale¬ ment décrits ici, tels que des arrivées d'air secondaire, des chicanes facilitant le mélange air-gaz, ...

Claims

REVENDICATIONS
1) Brûleur à gaz pourvu de plusieurs têtes de combustion et comportant au moins une arrivée (2) d'air forcé dans une enceinte (1,1',1") de circulation d'air, caractérisé en ce que ladite enceinte est divisée en plusieurs compartiments réalisés par des parois (6a,6b) espacées qui s'étendent sur une partie de la hauteur de l'enceinte de telle sorte que l'air peut circuler autour et entre lesdites parois et parvenir dans lesdits compartiments en contournant les extrémités libres des parois, chaque compartiment ayant sa propre tête de combus¬ tion renversée (7a,7b;7'a-7'c;7"a-7"e) munie d'une chambre de mélange (9a) qui communique avec ledit compartiment et qui est pourvue d'une canalisation (lia,11b) d'arrivée de gaz et d'une grille de combustion (8a,8b). 2) Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte de circulation d'air (1) est formée par un couvercle (3) au travers duquel passent les canalisations (lia,11b) d'arrivée de gaz, une enveloppe latérale (4) munie d'au moins une manchette (2) d'arri¬ vée d'air, et une embase (5) formant un support pour toutes les gril- les de combustion (8a) des têtes (7a,7b) tandis que les parois (6a,6b) réalisant les compartiments sont cylindriques et s'étendent du couver¬ cle (3) vers l'embase (5) tout en ménageant un espace pour le passage de l'air dans lesdits compartiments.
3) Brûleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation générale (15) de gaz sur laquel¬ le sont branchées en dérivation les canalisations (lia,11b) d'arrivée de gaz des têtes de combustion.
4) Brûleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les canalisations (lia) d'arrivée de gaz, à l'exception de l'une (11b) d'entre elles, sont pourvues chacune d'une électrovanne (16) de maniè¬ re à permettre des allumages contrôlés des diverses têtes.
5) Brûleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'une des têtes de combustion, dite tête d'allumage (7b;7'b; 7"b), est pourvue d'un système d'allumage et d'un système de contrôle de flamme tandis que les autres têtes de combustion, dites périphéri¬ ques (7a;7'a,7'c;7"a,7"c-7"e), sont disposées autour de la tête d'allu¬ mage de manière telle que les grilles de combustion des têtes périphé- riques sont voisines chacune à au moins un endroit de la grille de combustion de la tête d'allumage de telle sorte que l'allumage des têtes périphériques s'effectue par la flamme de la tête d'allumage et qu'il suffit donc pour allumer et contrôler toutes les têtes, du seul système d'allumage et du seul système de contrôle de flamme de ladite tête d'allumage.
6) Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux têtes (7a,7b) disposées côte à côte, une tête d'allumage
(7b) et une tête périphérique (7a). 7) Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une tête d'allumage (7'b) disposée en ligne entre deux têtes périphériques (7'a,7'c).
8) Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une tête d'allumage (7"b) centrale autour de laquelle sont disposées de manière concentrique plusieurs têtes périphériques (7"a,
7"c,7"d,7"e).
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