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BREVET D'INVENTION
La présente invention est relative à un brûleur à gaz.
Un brûleur suivant l'invention est caractérisé en ce que le gaz oombustible est introduit dans un tour- billon d'air créé par l'injection tangetielle de cet air dans une enceinte cylindre-conique enveloppant le dispo- sitif d'introduction du gaz. Le jet de gaz est de pré- férence introduit dans la dite enceinte sous forme de cône divergent. L'enceinte cylindro-conique peut être suivie d'une partie tronoonique divergente et celle-ci éventuellement d'une partie cylindrique..
Suivant une modification de construction, une injection d'air secondaire de combustion peut être faite en un grand nombre de jets de faible diamètre, disposés sur une surface tronconique divergente et normalement à cette surface, dans le mélange primaire développé en nappe hélicoïdale contre la paroi intérieure de la dite surface tronçon!que.
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L'ouverture pour l'admission de l'air primaire peut être réglée de manière à faire varier l'épaisseur de ce jet d'air qui est lance tangentiellement à la paroi de l'enceinte cylindro-conique.
Les moyens de réglage de cette ouverture peuvent être réalisés par le déplacement relatif de deux corps cylindriques concentriques @unis d'ouvertures se déplaçant l'une sur 1' autre.
L'ouverture ou les ouvertures d'admission de l' air primaire est ou sont de préférence taillées en biseau dans la matière du ou des corps cylindriques.
Les figures 1, 2, 3 et 4 montrent un mode de réalisation, à titre d'exemple, de l'invention.
Les figures 5 et 6 montrent, également à titre d'exemple, une modification.
Dans ces dessins :
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un brûleur suivant l'invention.
La figure 2 est une coupe faite le long de la ligne A-B de la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation du brûleur.
La figure 4 montre à plus grande échelle, un détail.
Les figures 5 et 6 montrent une modification de construction.
En se rapportant aux figures 1 à 4 des dessins : Un tube terminé par une tuyère a réglable par pointeau pour l'injection, du gaz, débouche suivant l'axe longitudinal du système dans un corps cylindrique .11 terminé par une partie tronconique à section décroissante.
Le corps de brûleur b est percé dans sa partie cylindrique d'une lumière rectangulaire 1 donnant ouver- ture à un ajutage j, disposé tangentiellement sur le aylin- dre, pour l'injection de l'air.
Le réglage de l'ouverture de la lumière 1 se fait au moyen d'un tambour t percé d'un orifice o (voir figs.2 et 4) de section
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identique à la lumière 1 et pouvant se superposer exacte- ment à celle-ci.
La rotation du tambour t à l'intérieur du corps cylindrique b permet de faire varier la section d'entrée de l'air par la position relative de l'orifioe o sur la lumière 1 et de cette manière l'épaisseur du jet d'air lanoé tangentiellement oontre la paroi intérieure.
Il est à remarquer que quel que soit le réglage, la section de passage de l'air est toujours constituée par une fente de longueur constante et de hauteur variable, sui- vant la position du tambour.
D'autre part, la lumière 1 et l'orifioe o sont tail- lés en biseau dans la matière, de façon à déterminer dans toutes les positions une injection tangentielle de l'air dans l'espa- oe annulaire formé par le corps oylindrique du brûleur et le tu- be d'injection du gaz combustible. t
La rotation du tambour/dans le corps b peut être com- mandée extérieurement par une vis d'arohimède agissant sur un secteur denté rapporté sur la tambour, ou par tout autre dis- positif connu*
Sur la partie tronconique du corps est rapporté un cône mélangeur auquel fait suite une buselure d rectiligne ou courbe, destinée à amener le mélange à l'endroit d'utilisa- tion.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant : Le gaz combustible est introduit dans le corps du brûleur b par la tuyère a dont le pointeau et l'ajutage, de oonstruo- tion appropriée, épanouissent le jet en forme de cône divergent.
Il est à remarquer que cet effet peut être obtenu par des agencements de tuyère connus.
La vitesse de sortie du flux gazeux et le débit sont fonction de l'ouverture du pointeau et de la pression d'admis- sion du gaz.
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L'air de combustion de par son dispositif d'intro- duotion, est injecte dans le corps b tangentiellement à la paroi intérieure du tambour dans lequel il prend un mouvement giratoire plus ou moins rapide, suivant la pression initiale de l'air. C'est-à-dire que pour tout débit de la tuyère a, donc pour toute consommation déterminée, le dispositif permet de varier la vitesse du tourbillon en modifiant convenable- ment la pression d'alimentation de l'air de combustion et le débit d'air à une pression donnée, en agissant sur l'ouver- ture de la fente.
La vitesse périphérique de l'air s'accroît à mesure de son avancement dans la partie oonique du aorps b où il dé- termine, par son mouvement centrifuge intense, une aspiration du cône de gaz s'échappant de la tuyère a, Les deux fluides sont brassés énergiquement et débouohent dans le cane .2. qui diffuse le mélange toujours animé d'un mouvement giratoire intense dans la tubulure d à la sortie de laquelle il vient brûler.
Les avantages du procédé sont les suivants :
1.- Obtention d'un mélange parfait du gaz combustible et de l'air de combustion grâce au brassage énergique du cône gazeux dans le cône tourbillonnant de l'air de combustion ayant pour résultat un meilleur rendement de la combustion et la possibilité d'obtenir des températures plus élevées.
2. Le brûleur peut fonctionner à des débits très diffé- rents sans qu'il en résulte nécessairement une variation de la température de combustion.
En effet, pour une température de régime déterminée, la proportion convenable de l'air de oombustion pour chaque débit gazeux de la tuyère a est obtenue par le réglage de la lumière 1. Si on ne modifie pas la pression de la soufflerie, la pression d'introduction de l'air dans le tambour et par conséquent la vitesse giratoire resteront la même, de telle façon que quel que soit son débit, le brûleur pourra travailler dans les mêmes proportions de mélange et avea la même vitesse @
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giratoire du mélange.
Comme pour un gaz. de pouvoir calorifique déterminé, la température de oombustion résulte de ces deux facteurs, le brûleur pourra par conséquent donner toute sa gamme de débits en maintenant une même température de combustion du mélange.
3. Réciproquement un même brûleur permet l'obtention d' une gamme très étendue de températures pour un même débit.
On peut en effet en maintenant constant le débit ga- zeux de la tuyère, modifier dans de très larges limites, la vitesse d'injection de 1' air de combustion en appropriant chaque ouverture la pression de la soufflerie de façon à maintenir constante la quantité d'air introduite.
4.- Des avantages 3 et 3 combinés, il résulte qu'un seul modèle de brûleur peut être utilisé dans des limites excessi- vement larges de températures et de débits, sans aucunement nuire au rendement de la combustion.
5.- Le mouvement giratoire intense imprimé au mélange dans le brûleur a pour effet de provoquer à la sortie de la buselure d une dispersion de ce mélange suivant un cône divergent, inverse de ce qui est obtenu avec des brûleurs ordinaires, dont le dard prend généralement la forme d'un cône oonvergent.
Cet effet présente des avantages sensibles et évi- dents pour le ohauffage de laboratoires de fours ou de chambres de combustion et évite les inoonvénients bien connus du chalu- meau convergent.
6.- En cas de combustion en deux phases; 1 .- injection partielle de l'air de combustion dans le brûleur (air primaire) 2 .- injection complémentaire d'air dans le mélange à la sor- tie du brûleur (air secondaire) très souvent nécessaire dans les chauffages métallurgiques ou autres, l'obtention d'un cône de mélange divergent à la sortie du brûleur permet l'injeo- tion d'air secondaire dans des conditions beaucoup plus efficaces.
7.- Du fait que la vitesse giratoire du mélange peut être poussée jusqu'à des limites très élevées, le brûleur permet @
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l'utilisation de gaz très riches sans danger de retour de flammes, par simple adaptation de la vitesse d'injection de l'air primaire à la vitesse de propagation de la flamme du mélange.
8.- D'autre part, grâce à l'homogénéité parfaite du mé- lange réalisé dans le brûleur, celui-ci donne la possibilité d'utilisation de gaz très pauvres sans risque d'extinction.
En se rapportant maintenant à la modification mon- trée dans les figures 5 et 6: Un ajutage est fixé à l'extrémité de la tubulure d d'amenée du mélange dont question précédemment.
Cet ajutage est composé d'une enveloppe extérieure m en forme de tronc de cône divergent, emboîtée sur la tubu- lure d.
A l'intérieur de l'enveloppe m est fixé concentri- quement un cône semblable n en réfractaire ou analogue, mais de façon à laisser entre l'enveloppe et la paroi réfractaire un espace annulaire e.
Le cône réfractaire est percé sur toute sa surface et normalement à celle-ci, de multiples trous de faible dia- mètre permettant une injection d'air très divisé de l'espace vers l'intérieur du cône n.
L'air secondaire de combustion est amené dans l'es- pace périphérique ,2, par une tubulure p fixée tangentiellement sur l'enveloppe m. La disposition tangentielle de la tubulure a pour but de favoriser une répartition égale de la pression sur tous les trous d'injection.
Cet ajutage est utilisé en cas de.combustion en deux phases, c'est-à-dire lorsqu'on n'injecte pas la totalité de l'air de combustion dans le brûleur proprement dit. Dans ce cas,, le complément est amené par la tubulure p dans l'espace annulaire, à sa pression de marche et insuflé au travers la masse réfractaire dans le mélange débité par la buselure d.
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Il a été indiqué ci-dessus en se reportant aux figures. 1 à z, que le mélange s'épanouissait en cône à la sortie du brûleur en raison du mouvement giratoire éner- gique qui lui était imprimé par celui-ci.
Ce mouvement centrifuge aura pour effet de dévelop- per an nappe hélicoïdale contre la paroi réfractaire le mé- lange primaire qui vient couper perpendiculairement le faisceau d'injection de l'air secondaire.
On voit que le dispositif d'ajutage combiné au brû leur décrit en se reportant aux figures 1 à 4, permet l'obten- tion presque instantannée d'un mélange parfaitement homogène et dont les éléments sont animés de mouvements très rapides dans différents sens..
Il réalise ainsi d'une façon simple les conditions de combustion optima.
Il en résulte comme avantages
1 ) - l'obtention d'une atmosphère pratiquement sans flam- me visible à la sortie de l'ajutage avec tous les avantages que comporte ce genre de combustion: homogénéité du chauffage - oxydation de la matière à chauffer réduite au minimum - pré- cision des traitements thermiques, etc.
2 ) - l'emploi de l'ajutage procure la faculté d'utiliser en injection secondaire de l'air préalablement chauffé et tous les avantages qui en résultent, soit au point de vue des possi- bilités de récupération des chaleurs perdues, soit pour l'obten- tion de températures élevées, soit en vue de l'utilisation de gaz à pouvoir calorifique très faible.
3 ) - possibilité de chauffer d'une façon uniforme des enoeintes de plus grand volume.
Revendications et Résumé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PATENT
The present invention relates to a gas burner.
A burner according to the invention is characterized in that the oombustible gas is introduced into an air vortex created by the tangential injection of this air into a cylinder-conical enclosure surrounding the device for introducing the gas. The gas jet is preferably introduced into said enclosure in the form of a divergent cone. The cylindrical-conical enclosure can be followed by a divergent truncated part and the latter possibly by a cylindrical part.
According to a construction modification, an injection of secondary combustion air can be made in a large number of jets of small diameter, arranged on a divergent frustoconical surface and normally on this surface, in the primary mixture developed in a helical sheet against the wall interior of said section surface! that.
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The opening for the admission of primary air can be adjusted so as to vary the thickness of this air jet which is launched tangentially to the wall of the cylindrical-conical enclosure.
The means for adjusting this opening can be achieved by the relative movement of two concentric cylindrical bodies @unis with openings moving one on top of the other.
The opening or openings for the admission of the primary air is or are preferably bevelled into the material of the cylindrical body or bodies.
Figures 1, 2, 3 and 4 show an embodiment, by way of example, of the invention.
Figures 5 and 6 show, also by way of example, a modification.
In these drawings:
FIG. 1 is a longitudinal section of a burner according to the invention.
Figure 2 is a section taken along line A-B of Figure 1.
Figure 3 is an elevational view of the burner.
Figure 4 shows a detail on a larger scale.
Figures 5 and 6 show a construction modification.
Referring to Figures 1 to 4 of the drawings: A tube terminated by a nozzle adjustable by needle for the injection of gas, opens along the longitudinal axis of the system in a cylindrical body .11 terminated by a frustoconical part with section decreasing.
The burner body b is pierced in its cylindrical part with a rectangular slot 1 giving an opening to a nozzle j, disposed tangentially on the cylinder, for the injection of air.
The opening of light 1 is adjusted by means of a drum t pierced with an orifice o (see figs. 2 and 4) of section
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identical to light 1 and can be superimposed exactly on it.
The rotation of the drum t inside the cylindrical body b makes it possible to vary the air inlet section by the relative position of the orifioe o on the lumen 1 and in this way the thickness of the jet of air lanoed tangentially against the inner wall.
It should be noted that whatever the setting, the air passage section always consists of a slot of constant length and variable height, depending on the position of the drum.
On the other hand, the lumen 1 and the orifice o are cut in a bevel in the material, so as to determine in all positions a tangential injection of air into the annular space formed by the cylindrical body. burner and the fuel gas injection pipe. t
The rotation of the drum / in the body b can be controlled externally by an arohimedes screw acting on a toothed sector attached to the drum, or by any other known device *
On the frustoconical part of the body is attached a mixing cone followed by a straight or curved nozzle intended to bring the mixture to the place of use.
The operation of the device is as follows: The combustible gas is introduced into the body of the burner b by the nozzle a, the needle and nozzle of which, of suitable construction, open out the jet in the form of a divergent cone.
It should be noted that this effect can be obtained by known nozzle arrangements.
The outlet speed of the gas flow and the flow rate depend on the opening of the needle and the inlet pressure of the gas.
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The combustion air, by virtue of its introduction device, is injected into the body b tangentially to the interior wall of the drum in which it takes on a more or less rapid gyratory movement, depending on the initial pressure of the air. That is to say that for any flow rate of the nozzle a, therefore for any determined consumption, the device makes it possible to vary the speed of the vortex by suitably modifying the supply pressure of the combustion air and the flow rate. air at a given pressure, acting on the opening of the slit.
The peripheral speed of the air increases as it advances in the oonic part of the aorps b where it determines, by its intense centrifugal movement, a suction of the cone of gas escaping from the nozzle a, Both fluids are stirred vigorously and unblock in the cane. 2. which diffuses the mixture always animated by an intense gyratory movement in the pipe d at the exit of which it comes to burn.
The advantages of the process are as follows:
1.- Obtaining a perfect mixture of the combustible gas and the combustion air thanks to the energetic stirring of the gas cone in the swirling cone of the combustion air resulting in a better combustion efficiency and the possibility of get higher temperatures.
2. The burner can operate at very different flow rates without necessarily resulting in a change in combustion temperature.
In fact, for a determined operating temperature, the suitable proportion of combustion air for each gas flow from the nozzle a is obtained by adjusting the port 1. If the pressure of the blower is not modified, the pressure introduction of air into the drum and consequently the gyratory speed will remain the same, so that whatever its flow rate, the burner can work in the same mixing proportions and at the same speed @
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mixing roundabout.
As for a gas. of determined calorific value, the combustion temperature results from these two factors, the burner will therefore be able to give its entire range of flow rates while maintaining the same combustion temperature of the mixture.
3. Reciprocally, the same burner allows a very wide range of temperatures to be obtained for the same flow rate.
It is in fact possible, by keeping the gas flow rate of the nozzle constant, to modify within very wide limits the speed of injection of the combustion air by appropriating each opening the pressure of the blower so as to keep the quantity constant. of air introduced.
4.- From the advantages 3 and 3 combined, it follows that a single burner model can be used within excessively wide limits of temperatures and flow rates, without in any way affecting the combustion efficiency.
5.- The intense gyratory movement imparted to the mixture in the burner has the effect of causing, at the outlet of the nozzle, a dispersion of this mixture following a divergent cone, the opposite of what is obtained with ordinary burners, whose stinger takes usually the shape of an oonvergent cone.
This effect has appreciable and obvious advantages for the heating of laboratory furnaces or combustion chambers and avoids the well-known drawbacks of the convergent boiler.
6.- In the event of combustion in two phases; 1 .- partial injection of combustion air into the burner (primary air) 2 .- additional injection of air into the mixture at the burner outlet (secondary air) very often necessary in metallurgical or other heaters, obtaining a divergent mixing cone at the outlet of the burner allows the injection of secondary air under much more efficient conditions.
7.- Because the gyratory speed of the mixture can be pushed to very high limits, the burner allows @
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the use of very rich gases without danger of flashback, by simply adapting the speed of injection of the primary air to the speed of propagation of the flame of the mixture.
8.- On the other hand, thanks to the perfect homogeneity of the mixture produced in the burner, the latter makes it possible to use very lean gases without risk of extinction.
Referring now to the modification shown in Figures 5 and 6: A nozzle is attached to the end of the mixture supply pipe d discussed above.
This nozzle is composed of an outer casing m in the form of a divergent truncated cone, fitted onto the pipe d.
Inside the casing m is concentrically fixed a similar cone n made of refractory or the like, but so as to leave between the casing and the refractory wall an annular space e.
The refractory cone is drilled over its entire surface and normally to this one, multiple small diameter holes allowing an injection of very divided air from the space towards the interior of the cone n.
The secondary combustion air is brought into the peripheral space, 2, by a pipe p fixed tangentially on the casing m. The tangential arrangement of the tubing is intended to promote an equal distribution of the pressure on all the injection holes.
This nozzle is used in the case of two-phase combustion, i.e. when not all of the combustion air is injected into the burner itself. In this case, the complement is brought by the pipe p into the annular space, at its operating pressure and blown through the refractory mass into the mixture delivered by the nozzle d.
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It has been indicated above with reference to the figures. 1 to z, that the mixture spread out in a cone at the outlet of the burner due to the energetic gyrating movement imparted to it by the latter.
This centrifugal movement will have the effect of developing in a helical sheet against the refractory wall the primary mixture which intersects the injection beam of the secondary air perpendicularly.
It can be seen that the nozzle device combined with the burner described to them with reference to FIGS. 1 to 4, allows the almost instantaneous obtaining of a perfectly homogeneous mixture, the elements of which are animated by very rapid movements in different directions. .
It thus achieves the optimum combustion conditions in a simple way.
It results as advantages
1) - obtaining a practically flame-free atmosphere visible at the outlet of the nozzle with all the advantages of this type of combustion: homogeneity of heating - oxidation of the material to be heated reduced to a minimum - pre- cision of heat treatments, etc.
2) - the use of the nozzle provides the ability to use preheated air as a secondary injection and all the resulting advantages, either from the point of view of the possibilities of recovering lost heat, or for obtaining high temperatures, or with a view to the use of gas with very low calorific value.
3) - possibility of heating in a uniform way the chambers of greater volume.
Claims and Summary.
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