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PERFECTIONNE ENTS AUX BRULEURS D'HUILE OU ESSENCE.
La présente invention a pour objet des perfectionnements aux brûleurs à essence ou autres combustibles liquides.
Le brûleur suivant l'invention utilise, pour la pulvé- ou huile risation de l'essence, un principe qui a fait ses preuves dans les brûleurs industriels et qui a été appliqué, dans cette branche de l'industrie, pendant de nombreuses années, La pulvé- risation est effectuée en refoulant l'essence, sous une pression relativement élevée, par un orifice petit et rond et en obligeant le courant d'essence à tourbillonner rapidement juste avant qu'il traverse cet orifice. Une telle pulvérisation est commu- nément désignée sous le nom de pulvérisation mécanique ou pul- vérisation sous pression, et les pulvérisateurs de ce genre
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donnent naissance par eux-mêmes à un jet de pulvérisation creux et sensiblement conique, de particules d'essence fi- nement divisées.
Les avantages connus et prouvés de ce procé- dé de pulvérisation ont conduit à l'application de ce procédé au brûleur 'suivant l'invention.
Avec ce procédé de pulvérisation comme point de départ, l'objet principal de l'invention consiste à modifier la ferme du jet ( et de la flamme,) antérieurement sensiblement creux et conique, et de changer autrement ses caractéristiques pour les développer par rapport à celles des brûleurs antérieurs basés sur le même procédé de pulvérisation, dans le but de mieux adapter ce procédé à la branche des brûleurs suivant l'invention et aux autres branches de l'industrie, telles, par exemple, que les usages domestiques.
Des objets de détail de l'invention consistent à aplanir le jet qui serait normalement de forme en principe creuse et conique, en lui donnant une section plus ovale que ronde, comme précédemment; à écarter la flamme latéralement; à la raccourcir longitudinalement; à produire une flamme courte et resserrée; à effectuer un mélange rapide et intime de 1' air et de l'essence; à utiliser une quantité d'air de combus- tion qui ne soit que légèrement en excès des quantités théori- ques; à obtenir une combustion pratiquement silencieuse.
Dans la mise en oeuvre de ces objets, le résultat est obtenu en utilisant de l'air qui est fourni au jet d'essence.
Cet air, à une pression relativement basse, n'est pas réparti régulièrement tout autour du jet d'essence, comme précédemment, mais il est dirigé sur le jet en deux larges courants opposés qui convergent dans une direction vers l'avant de l'ajutage de l'essence et est lancé pour buter énergiquement contre le jet d'essence depuis les c8tés opposés et en un point voisin de l'ajutage, ce qui a pour résultat d'aplatir le jet et la
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flamme résultant de l'inflammation du mélange d'air et d'essence et de l'élargir suivant une section plus ou moins ovale.
Une carac- téristique nouvelle et importante de l'invention consiste en ce que la forme du jet d'essence est modifiée après qu'il quitte 1' ajutage, et en ce que la forme de ce jet et celle de la flamme est en principe réglée et modifiée par les courants d'air, par ''' différence avec les brûleurs à flamme plate antérieurs, dans les- quels la forme du jet d'essence et de la flamme dépend de la forme des ouvertures d'essence et d'air, et par différence avec les brû- leurs dans lesquels l'air et l'essence sont mélangés à l'intérieur de l'ajutage et le mélange est émis par une fente rectangulaire.
Une autre caractéristique de k'invention se rapporte au con- trôle de la vitesse des courants précités par rapport à la vitesse de propagation de la flamme, d'où résulte un changement de l'allure des courants d'air, et qui se caractérise par une vitesse des cou- rants initialement plus grande que le déplacement de la flamme, dans le but de maintenir le point de départ de la flamme à distance de l'ajutage et d'empêcher les troubles qui en résulteraient autre- ment, et par une vitesse qui devient bient8t moindre, dans le but d'empêcher la flamme d'être entraînée loin de l'ajutage.
L'invention est décrite, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dans lequel : les fig.l et 2 sont des vues de profil et en élévation par- tiellement coupées, d'un brûleur d'essence pourvu d'un ajutage d'air et d'essence conforme à l'invention : les figs.3,4 et 5 sont des vues de face, de côté et en élévation respectivement, d'une forme de buse d'air suivant l'invention; la fig. 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la fig.5; la fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig.4; les figs. 8,9 et 10 sont des vues de face, de côté et en éléva- tion respectivement, d'une seconde forme de buse d'air établie con- formément à l'invention;
la fig.ll est une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig.10;
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La fig 12 est une coupo suivant la ligne 12-12 de la fig 9; -les figs 13 et 14 sont des vues schématiques représentant une forme de jet d'essence-produit par l'ajutage d'essence; les figs 15 et 16 sont des vues schématiques représentant la manière suivant laquelle la formation du jet d'essence est modifiée, après que ce jet quitte l'ajutage, par l'utilisation de courant d'air obtenus par l'une des buses d'air, et la fig.17 est une vue en coupe de l'ajutage d'essence.
Aux fige. 1 et 2, est représenté, à titre d'exemple, l'en- semble d'un brûleur suivant l'invention. Comme représenté, le brûleur comprend un tube cylindrique 15 disposé horizontalenent, convenablement supporté comme indiqué et ayant son extrémité arrière fermée par un chapeau 16. L'extrémité avant du tube 15 traverse la paroi w de la chaudière ou similaire ot débouche dans la chambre de combustion c de cette dernière. Un ventila- teur 17, monté sur le tube 15 et entrainé par un moteur électri- que 18, fournit l'air à basse pression au tube 15 et, ainsi, à la chambre,la totalité de l'alimentation d'air à cette der- nière étant de préférence effectuée par le tube 15, depuis le ventilateur 17.
L'extrémité extérieure du tube 15 est partiel- lement fermée par une calotte ou buse d'air 19 de construction spéciale, décrite plus loin en détail. Un ajutage ?0 de pulvéri' sation mécanique ou sous pression, auquel l'essence est ame- née par un tube 21, est monté centralement dans cette buse d'air. Le tube 21 s'étend vers l'arrière et traverse le cha- peau 16, pour se réunir à un tube 22, conduisant à la sortie d'une pompe appropriée 23, reliée à l'arbre 24 du ventilateur 17,.de façon à être entraînée par cet arbre. L' essence est aspirée par la pompe 23 par un tuyau 25, au travers d'un fil- tre convenable 26 et est refoulée, sous une pression relative- ment élevée, par les tubes 21 et 22, sur l'ajutage 20.
D'autres accessoires ordinaires indiqués sur le dessin @
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consistent en une soupape 27 actionnée électro-magnétiquement pour contrôler l'alimentation de l'essence à l'ajutage 20; une valve de by-pass 28, qui fonctionne pour maintenir la pression de l'essence amenée à l'ajutage 20, dans les limites d'une valeur approximative- ment constante, en ouvrant cette soupape, chaque fois que la pres- sion déterminée voulue est dépassée, pour envoyer une partie de l' essence pompée au by-pass et à un tuyau de retour 29; un tube 30 d'amenée de gaz, comprenant une soupape de contrôle 31 actionnée électromagnétiquement, pour maintenir présent une veilleuse pour l'allumage; une bougie d'allumage 32 destinée à ehflammer celle-ci ;
un fil 33 relié à la bougie, depuis une source convenable de haute- tension électrique telle qu'une bobine ' disposé dans une botte
34; un mécanisme de contrôle électrique disposé dans une botte 35.
Le brûleur décrit, sert d'exemple pour un grand nombre de types de brûleurgvariant cnsidérablement et qui peuvent être utilisés sui- vant l'invention. Les détails qui ont été donnés ne sont pas impor- tants pour l'invention et peuvent être largement modifiés dans leur forme et leur disposition. On a voulu donner une description d'en- semble d'un brûleur compbt, pour servir de base à l'invention pro- prement dite qui consiste dans la manière suivant laquelle l'air, fourni au jet d'essence sortant de l'ajutage 20, provoque des chan- gements dans la formation du jet et la flamme qui en résulte.
L'ajutage 20 est construit suivant des principes connus mais on va le décrire brièvement pour être sûr que son-fonctionnement soit bien compris. En référence à la fig. 17, l'ajutage 20 comporte @ un passage axial 36 qui se termine par une extrémité conique 37, convergeant vers un petit orifice de sortie circulaire 38 et se terminant par ce dernier. L'extrémité arrière du passage 36 est fer- mée par un bouchon 39 à l'exception de deux trous 40 qui permettent à l'essence de passer du tube 21 dans le passage 36. Une tige circu- laire 41 portant un double filetage 41' est interposée dans le pas- sage 36 et formée en une seule pièce avec le bouchon 39.
L'essence,
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entrant dans le passage 36, ne peut atteindre la sortie 38 qu'en se déplaçant suivant un chemin en spirale par les es- paces entre les filets adjacents 41', ce qui donne à l'essence un mouvement de tourbillon. L'essence, sous forte pression, par exemple de 3,5 à'7 Kos enviorn par cm2, est refoulée par le petit orifice de sortie 38 et est complètement pulvérisée, sortant sous une forme analogue 0 de la poussière ou du brouil- lard. La forme normale du jet d'essence sortant d'un ajutage de pulvérisation mécanique est en principe celle d'un cône creux, comme indiqué à la fig. 13, la section en tout point étant circulaire, comme indiqué à la fig. 14.
Le problème véritable de l'invention consiste à modifier cette forme normale du jet d'essence et la flamme résultante au moyen de l'air qui est fourni à l'essence et mélangé à cette dernière. Ce résultat peut être atteint par la buse d'air
19 ou une variante de cette dernière décrite ci-après, ou tout autre type de buse fonctionnant d'une façon générale similaire.
Les buses représentées ainsi sont considérées comme étant les mieux appropriées à l'obtention du résultat recherché, mais on a reconnu-que ces exemples peuvent considérablement tre modifiés et conserver encore les caractéristiques essentielles de l'in- vention. Par suite, on entend n'e pas Se limiter, en ce qui con- cerne la protection de l'invention, aux détails décrits ci- après sauf pour ce qui est essentiel à la mise en oeuvre de 1' opération indiquée.
La buse représentée aux fige 3 à 7 est un corps de forme sensiblement cylindrique 42 ayant un passage central 43 destiné à recevoir le tube d'essence 21 et une partie de l'ajutage 20, et comportant également doux passages d'air 45 diamétralement opposés. La buse comprend aussi un passage 44 destiné à recevoir l'extrémité de débit du tuyau 25 qui sert comme veilleuse. Les passages 45 sont séparés par un pont central 46 s'étendant diamé tralement en travers de la buse 42. Les extrémités d'entrée des ¯passages 45 sont conformées.grossièrement en ovale, comme re-
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présenté fig. 5, bien que chacune ait une cloison interne 47 qui est droite.
La paroi externe 48 est incurvée concentriquement à la buse 42 et des parois courbes d'extrémité 49, de court rayon, relient les parois interne et externe 47 et 48. L'extrémité de sortie 50 de chaque passage 45 est grossièrement de forme reo- ' tangulaire (fig.7) et est considérablement plus longue que large.
De l'entrée à la sortie, chaque passage 45 change progressivement de forme. La paroi externe 51 de l'extrémité de sortie de chaque passage 45 est inclinée en pente rapide et forme déflecteur pour changer la direction du courant d'air. Les deux parois 51 conver- gent dans une direction vers l'avant de l'ajutage d'essence et, si elles étaient prolongées, se rencontreraient suivant une ligne transversale' disposée bien en avant de l'ajutage. La face du pont 46 qui est opposée à la paroi 51 est incurvée,convexe, et les parties supérieure et inférieure de cette surface courbe, lesquelles forment les parois internes 52 des sorties d'air, suivent approximativement l'inclinaison rapide des parois externes.
La seconde forme da buse, représentée aux fig. @ à 12, est établie @@@@@@@@ pour une capacité plus faible que la buse qui vient d'être @ décrite. Elle fonctionne, cependant., de la même façon générale et montre que la buse peut être modifiée considérablement dans ses détails en donnant encore le rasultat recherché, Cette buse 42' comporte deux passages d'air 45' diamétralement opposés et le passage central d'essence, mais un pont nettement constitué., tel que 46, fait défaut. Les extrémités d'entrée des passages d'air sont grossièrement elliptiques mais les ellipses sont très bombées et approchent de près la forme circulaire.
Les sorties 50' sont en principe rectangulaires mais pas autant que celles de la forme d'exécution précédente - la sortie étant la plus large en son centre et s'inclinant en directions opposées vers des extrémités plus étroites. Les parois interne et externe 51' et 52' inclinées en ponte raide comme avant, la première servant de déflecteur pour les courants d'air et changeant les directions de ces derniers.
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Chaque type de buse a ce qui suit de commun avec l'autre.
Elle a pour rôle de changer la direction des courants d'air et de répartir l'air latéralement de façon que deux courants larges, en principe plats, en forme de lames sortent en direc- tion convergente avec une tendance se rencontrer sur une li- gne disposée en avant de l'ajutage d'essence 20. Il n'est pas essentiel qu'un changement de vibesse appréciable de l'air soit effectué par la buse. Les deux courants sont dirigés de façon à tomber sur le jet en principe conique do l'essence sortant de l'ajutage 20, suivant un angle qui, pour les meilleurs résultats, devraient être de 90 ou à peu près., comme indi- qué en x, fig.18. L'angle d'attaquer peut, cependant être un angle aigu quelconque, bien que, plus l'angle est voisin de 90 , meilleurs sont les résultats obtenus.
On notera que, tandis que la direction des sorties des ajutages d'air est fi- xe, l'angle d'attaque des courants d'air sur le jet d'essence normalement en forme de côneest variable en changeant l'angle du jet d'essence (représenté en y, à la fig.17), ce qui peut facilement être obtenu en changeant l'ajutage d'essence. Les ajutages utilisables pour produire les jets d'essence, ont des angles allant de 70 à 120 degrés.,
En fonctionnement, l'air est alimenté par le ventilateur 17 au tube 15 à une pression relativement basse - de préféren- ce à une pression de quelques grammes - dans le but d'éviter le bruit. L'essence est alimentée par la pompe 23 sous une pression élevée et débouche de l'ajutage 20 suivant un jet qui est initialement d'une forme creuse sensiblement conique et d' une section circulaire, comme représenté en a et b, aux fig.
13 et 14, respectivement. Le jet d'essence et la flamme résul- tante continueraient à présenter cette forme si l'air était fourni uniformément en tous les points autour du cercle b de la fig. 14, comme c'est le cas ordinairement, à l'exception des courants d'air de choc sortant de la buse d'air. L'essence
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qui est sous une pression élevée dans l'ajutage 29 perd la plus grande partie de sa pression lorsqu'elle débouche de l'orifice 38 de l'ajutage. La pression est transformée en vitesse. Le résultat consiste en un jet de vapeurs d'essence fines, semblables, à un brouillard présentant sensiblement la forme d'un o8ne creux. Cette forme est modifiée, après que le jet quitte l'ajutage, par les ¯, courants d'air de choc opposés indiqués approximativement par les' flèches d de la fig. 15.
L'effet prodirit, grossièrement parlant,' est de comprimer le jet conique entre les coûtants d'air et de 1' aplatir suivant une section plus ou moins elliptique, comme repré- senté schématiquement en b' aux figs. 15 et 16. L'effet peut être comparé à celui qui se produit lorsqu'un cercle de tonneau est serré sur lui-même on deux points diamétralement opposés. L'air, venant d'une direction, telle que celle indiquée par la flèche d de la fig. 15, rencontre l'essence venant d'une autre direction, telle que celle indiquée par la flèche e et la résultante des deux forces est indiquée par la flèche f. La direction des particules d'essence est modifiée par le choc des courants d'air sur elle mais de diffé- rentes façons et à différents degrés, en des points différents au- tour du cercle b du jet d'essence.
Au dessus et à la base du cercle, @ se trouve effectué le plus grand changement de direction, tandis que le plusfaible changement à lieu près des positions latérales extrêmes.
La totalité de l'air ne suivra pas le même chemin que celui indiqué. Une certaine quantité d'air, comme cela apparaîtra ci- aprè, pénètre dans le jet d'essence et se sature avec cette derniè- re, en donnant un mélange gazeux intime d'air et d'essence, qui est enflammé de toute façon convenable en un point légèrement en avant de l'ajutage 20, comme cela sera facilement compris des hommes de l'art. pour tout mélange gazeux de ce genre, il y a une certaine . vitesse de propagation de la flamme.
Il est important que la vites- se des courants d'air sortant de la buse d'air soit initialement quelque peu plus grande que cette citesse de propaga tion de la flamme, de façon qu'en faisant ainsi, la flamme soit entraînée loin
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de l'ajutage, ce qui évite les troubles dus aux dépôts de oar- bone sur l'ajutage et à l'attaque de ce . dernier par la flamme. L'ajutage est maintenu froid et libre de suie.
La vitesse des courants d'air diminue et, bien qu'elle soit ini- tialement plus grande quo la vitesse de propagation de la flam- me(par exemple, au droit de a-a, fig. 2) elle deviont bientôt égale à cette vitesse et éventuellement ( par exemple, au droit de h-h) plus faible que cette vitesse. Aussitôt que la vitesse des courants d'air devient égale à celle de propagation de la flamme, la flamme n'est pas plus longtemps entraînée vers l'a- vant et tout déplacement supplémentaire de la flamme est uni- quement dû. à la propagation de la flamme - ce déplacement sup- .plémentaire n'étant pas très important, parce que, en raison du mélange intime d'essence et d'air ce dernier est bientôt con- sommé.
Comme la vitesse de l'air devient moindre que celle de propagation de la flamme, la tendance est alors de T'amener la flamme et de 1'empêcher de s'éloigner de l'ajutage. Ce change- ment d'allure ou de régime des courants d'air par rapport à la vitesse de propagation de la flamme est, par suite, important aussi bien en ce qui concerne le réglage de la longueur de la flamme que le maintien de la flamme à distance de l'ajutage, et empêche alors la flamme de s'éloigner de l'ajutage suffisamment loin pour produire l'extinction.
On suppose que l'effet qui vient d'être décrit estfonc- tion, dans une certaine mesure, le l'angle d'attaque des cou- rante d'air et particulièrement de la soudaineté des changements d'allure. L'effet de choc des courant d'air sur le jet d'ossen- ce produit vraisemblablement une forte réduction de la vitesse des courants d'air et on suppose aussi que, plus l'angle d'at- taque est abrupt, plus la réduction de la vitesse de l'air est grande.
En utilisant un angle d'attaque moins abrupt, il y a ten- dance à allonger la flamme et cela pout être avantageux dans
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certaines installations dans le but de remplir la boite à feu par la flamme. Dans d'autres installations, une flamme plus courte sera nécessaire. Des ajutages ayant des angles différents sont pré- vus pour répondre à ces différentes conditions.
Par un choix approprié de l'ajutage et de la buse d'air, on peut contrôler la longueur et la largeur de la flamme et obtenir une répartition sensiblement uniforme de cette dernière sur la sur- face de la botte à feu - l'aplatissement de la flamme, son élargis- sement latéral et sa constraction en longueur étant supérieurs à ceux qui seraient obtenus par l'usage d'un ajutage à pulvérisation méca- nique et d'une amenée d'air uniformément répartie autour du cercle @ formé par le jet d'essence.
La construction décrite présente l'avantage que les variations dans la quantité d'air admise pouvant être effectuées sur une assez large étendue sans aucune influence appréciable sur la détermination du point où la flamme prend naissance. Cela facilite une application appropriée du système d'allumage. Cela permet aussi de réaliser un brûleur de toute dimension donnée, susceptible de fonctionner de façon satisfaisante avec une large marge dans la consommation de ) l'essence.
Une autre caractéristique importante de l'invention consiste dans ce qu'on pourrait désigner sous le nom "d'effet de rappel à, @ air" qui résulte de l'action d'enveloppement d'une partie des cou- rants d'air par rapport au jet d'essence. On conçoit qu'une partie @ de chaque courant d'air aprèsqu'il rencontre lejet d'essence, suit un chemin plus ou moins bien déterminé, tel par exemple que celui qui a été indiqué, de façon générale, par les flèches f et que cette partie enveloppe sensiblement et entoure complètement le jet d'es- sence.
D'autres parties de chaque courant d'air ne suivront pas ce chemin régulier mais pénètreront dans le jet d'essence et seront @ rencontrées par des parties similaires du courant d'air opposé, ce qui aura pour résultat de donner naissance, dans la région du jet de,): essence, à des courants d'air de choc qui créeront un état d'agitation
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Le résultat, on le suppose, consistera, dans la formation d' une enveloppe mobile d'air entourant une région dans laquelle l'essence et l'air sont à l'état de turbulence et dans laquel- le un mélange absolument intime.de ces deux éléments se pro- duit. La partie externe et enveloppante des courants d'air enferme et maintient l'autre partie d'air et d'essence et est finalement détruite dans la conbustion.
On pense que l'effet pratique sera sensiblement celui d'un brûleur de four. Tous les avantages d'un brûleur de four paraissent être obtenus sans avoir l'inconvénient inhérent aux brûleurs de four, d'un fonctionnement bruyant. L'absence de bruit est très vraisem- @ à blable due*'élasticité de l'air qui, en fait, forme les parois l'un four @@@@@@@@@@@. De beaucoup plus grandes quantités d'es sence pourront être brûlées avec un bruit très faible, en usant le "four d'air!' ce qui ne peut pas être obtenu avec n' brûleur . importe quel @@@@ actuellement connu.
REVENDICATIONS
EMI12.1
1. Un brûleur à huile ou essence, conditionné pour former un jet d'huile ou d'essence creux, pratiquement conique, et - comportant des moyens pour amener de l'air à l'huile ou 1' le Résumé essence et le diriger en deux courants qui rencontrent/jot conique en des points diamétralement opposés et voisins, mais distants du sommet du jette grâce à quoi la conformation du et d'huile ou d'essence est modifiée après qu'il quitte les dits moyens, et l'on obtient un mélange d'air et d'huile ou d'essen- . ce de conformation sensiblement elliptique en section droite,
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PERFECTED WITH OIL OR GASOLINE BURNERS.
The present invention relates to improvements in gasoline burners or other liquid fuels.
The burner according to the invention uses, for the spraying or oiling of gasoline, a principle which has proved its worth in industrial burners and which has been applied in this branch of industry for many years, Spraying is effected by forcing the gasoline, under relatively high pressure, through a small, round orifice and causing the gasoline stream to swirl rapidly just before it passes through this orifice. Such spraying is commonly referred to as mechanical spraying or pressure spraying, and such sprayers.
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themselves give rise to a hollow, substantially conical spray jet of finely divided gasoline particles.
The known and proven advantages of this spraying process have led to the application of this process to the burner according to the invention.
With this spraying process as a starting point, the main object of the invention is to modify the firmness of the jet (and of the flame,) previously substantially hollow and conical, and to change its characteristics otherwise to develop them with respect to those of previous burners based on the same spraying process, with the aim of better adapting this process to the branch of burners according to the invention and to other branches of industry, such as, for example, domestic uses.
Detailed objects of the invention consist in flattening the jet which would normally be in principle hollow and conical in shape, giving it a section more oval than round, as before; to spread the flame laterally; to shorten it longitudinally; to produce a short, tight flame; in effecting a rapid and intimate mixture of air and gasoline; in using an amount of combustion air which is only slightly in excess of the theoretical amounts; to obtain practically silent combustion.
In the implementation of these objects, the result is obtained by using air which is supplied to the gasoline jet.
This air, at a relatively low pressure, is not evenly distributed all around the gasoline jet, as before, but is directed over the jet in two large, opposing streams which converge in a forward direction of the gasoline. gasoline nozzle and is launched to butt forcefully against the gasoline jet from opposite sides and at a point adjacent to the nozzle, which results in the jet flattening and
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flame resulting from the ignition of the mixture of air and gasoline and widening it according to a more or less oval section.
A new and important feature of the invention is that the shape of the gasoline jet is changed after it leaves the nozzle, and that the shape of this jet and that of the flame is in principle. regulated and modified by the air currents, by '' 'difference with the earlier flat flame burners, in which the shape of the gasoline jet and of the flame depends on the shape of the gasoline openings and air, and in contrast to the burners in which air and gasoline are mixed inside the nozzle and the mixture is emitted through a rectangular slit.
Another characteristic of the invention relates to the control of the speed of the aforementioned currents with respect to the speed of propagation of the flame, which results in a change in the shape of the air currents, and which is characterized by a current velocity initially greater than the displacement of the flame, in order to keep the starting point of the flame away from the nozzle and to prevent the disturbances which would otherwise result therefrom, and by a speed which soon becomes slower, in order to prevent the flame from being drawn away from the nozzle.
The invention is described, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which: FIGS. 1 and 2 are side views and in elevation, partially cut away, of a gasoline burner provided with a gasoline burner. an air and gasoline nozzle according to the invention: FIGS. 3, 4 and 5 are front, side and elevational views respectively of a form of air nozzle according to the invention; fig. 6 is a section taken on line 6-6 of fig.5; fig. 7 is a section taken along line 7-7 of fig.4; figs. 8, 9 and 10 are front, side and elevational views, respectively, of a second form of air nozzle constructed in accordance with the invention;
fig.ll is a section taken along line 11-11 of fig.10;
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Fig 12 is a section taken along line 12-12 of Fig 9; FIGs 13 and 14 are schematic views showing a form of gasoline jet produced by the gasoline nozzle; FIGS. 15 and 16 are schematic views showing the way in which the formation of the gasoline jet is modified, after this jet leaves the nozzle, by the use of air stream obtained by one of the nozzles of 'air, and Fig. 17 is a sectional view of the fuel nozzle.
At freezes. 1 and 2, is shown, by way of example, the assembly of a burner according to the invention. As shown, the burner comprises a cylindrical tube 15 arranged horizontally, suitably supported as indicated and having its rear end closed by a cap 16. The front end of the tube 15 passes through the wall w of the boiler or the like and opens into the chamber. combustion of the latter. A fan 17, mounted on the tube 15 and driven by an electric motor 18, supplies the low pressure air to the tube 15 and, thus, to the chamber, all of the air supply to this chamber. the latter preferably being carried out through tube 15, from fan 17.
The outer end of the tube 15 is partially closed by a specially constructed air cap or nozzle 19, described later in detail. A mechanical or pressurized spray nozzle 0, to which gasoline is supplied through tube 21, is centrally mounted in this air nozzle. Tube 21 extends rearwardly and passes through cap 16, to meet with tube 22, leading to the outlet of a suitable pump 23, connected to shaft 24 of fan 17,. to be driven by this tree. The gasoline is sucked by the pump 23 through a pipe 25, through a suitable filter 26 and is discharged, under a relatively high pressure, through the tubes 21 and 22, on the nozzle 20.
Other ordinary accessories shown in drawing @
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consist of an electromagnetically actuated valve 27 to control the supply of gasoline to the nozzle 20; a bypass valve 28, which functions to maintain the pressure of the gasoline supplied to the nozzle 20, within the limits of an approximately constant value, by opening this valve, each time the determined pressure desired is exceeded, to send part of the pumped gasoline to the bypass and to a return pipe 29; a gas supply tube 30, comprising an electromagnetically actuated control valve 31, to keep a pilot present for ignition; a spark plug 32 intended to ignite the latter;
a wire 33 connected to the spark plug, from a suitable source of electrical high voltage such as a coil 'arranged in a boot
34; an electrical control mechanism arranged in a boot 35.
The burner described serves as an example for a large number of types of burner which vary considerably and which can be used according to the invention. The details which have been given are not important to the invention and can be widely varied in form and arrangement. It has been wished to give a general description of a compbt burner, to serve as a basis for the invention proper which consists in the manner in which the air, supplied to the gasoline jet exiting the gasoline nozzle 20, causes changes in the formation of the jet and the resulting flame.
The nozzle 20 is constructed according to known principles but it will be described briefly to be sure that its operation is well understood. With reference to FIG. 17, the nozzle 20 comprises @ an axial passage 36 which terminates in a conical end 37, converging towards a small circular outlet orifice 38 and ending in the latter. The rear end of passage 36 is closed by a plug 39 except for two holes 40 which allow gasoline to pass from tube 21 into passage 36. A circular rod 41 carrying a double thread 41 'is interposed in the passage 36 and formed integrally with the stopper 39.
Gasoline,
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entering passage 36, can only reach exit 38 by moving in a spiral path through the spaces between adjacent threads 41 ', which gives the gasoline a vortex motion. The gasoline, under high pressure, for example 3.5 to 7 Kos approximately per cm2, is discharged through the small outlet port 38 and is completely pulverized, exiting in a similar form 0 dust or mist. . The normal shape of the gasoline jet coming out of a mechanical spray nozzle is in principle that of a hollow cone, as shown in fig. 13, the section at all points being circular, as shown in fig. 14.
The real problem of the invention is to modify this normal shape of the gasoline jet and the resulting flame by means of the air which is supplied to and mixed with the gasoline. This result can be achieved by the air nozzle
19 or a variant of the latter described below, or any other type of nozzle operating in a generally similar fashion.
The nozzles thus represented are considered to be the best suited to obtaining the desired result, but it has been recognized that these examples can be considerably modified and still retain the essential characteristics of the invention. Hence, it is meant not to be limited, as regards the protection of the invention, to the details described below except as regards what is essential to the performance of the indicated operation.
The nozzle shown in Figs 3 to 7 is a body of substantially cylindrical shape 42 having a central passage 43 intended to receive the gasoline tube 21 and a part of the nozzle 20, and also comprising gentle air passages 45 diametrically opposed. . The nozzle also includes a passage 44 for receiving the flow end of pipe 25 which serves as a pilot. The passages 45 are separated by a central bridge 46 extending diametrically across the nozzle 42. The inlet ends of the passages 45 are shaped roughly oval, as shown.
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shown in fig. 5, although each has an internal partition 47 which is straight.
The outer wall 48 is curved concentrically to the nozzle 42 and curved end walls 49, of short radius, connect the inner and outer walls 47 and 48. The outlet end 50 of each passage 45 is roughly reo- shaped. 'tangular (fig. 7) and is considerably longer than it is wide.
From entry to exit, each passage 45 gradually changes shape. The outer wall 51 of the outlet end of each passage 45 is sloped steeply and forms a baffle to change the direction of the air stream. The two walls 51 converge in a forward direction of the fuel nozzle and, if extended, would meet in a transverse line disposed well in front of the nozzle. The face of the bridge 46 which is opposite the wall 51 is curved, convex, and the upper and lower parts of this curved surface, which form the internal walls 52 of the air outlets, approximately follow the rapid inclination of the external walls.
The second form of nozzle, shown in Figs. @ to 12, @@@@@@@@@@@@@@@@ is set for a lower capacity than the nozzle which has just been described. It works, however., In the same general way and shows that the nozzle can be modified considerably in its details still giving the desired rasultat. This nozzle 42 'has two diametrically opposed air passages 45' and the central passage of gasoline, but a clearly constituted bridge, such as 46, is lacking. The inlet ends of the air passages are roughly elliptical but the ellipses are very domed and closely approximate the circular shape.
The outlets 50 'are in principle rectangular but not as much as those of the previous embodiment - the outlet being widest at its center and sloping in opposite directions towards narrower ends. The inner and outer walls 51 'and 52' inclined in steep lay as before, the former serving as a deflector for the air currents and changing the directions of the latter.
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Each type of nozzle has the following in common with the other.
Its role is to change the direction of the air currents and to distribute the air laterally so that two broad currents, in principle flat, in the form of blades come out in a converging direction with a tendency to meet on a line. gene disposed in front of the gasoline nozzle 20. It is not essential that an appreciable change in air vibration be effected by the nozzle. The two streams are directed so as to fall on the generally conical jet of gasoline exiting from nozzle 20 at an angle which, for best results, should be 90 or so, as indicated. in x, fig. 18. The attack angle can, however, be any acute angle, although the closer the angle is to 90 the better the results.
Note that, while the direction of the outlets of the air nozzles is fixed, the angle of attack of the air currents on the normally cone-shaped gasoline jet is variable by changing the angle of the jet. (shown at y, in fig. 17), which can easily be achieved by changing the fuel nozzle. The nozzles which can be used to produce the gasoline jets have angles ranging from 70 to 120 degrees.,
In operation, air is supplied from fan 17 to tube 15 at a relatively low pressure - preferably at a pressure of a few grams - in order to avoid noise. The gasoline is supplied by the pump 23 under high pressure and emerges from the nozzle 20 in a jet which is initially of a substantially conical hollow shape and of a circular section, as shown at a and b, in FIGS.
13 and 14, respectively. The gasoline jet and resulting flame would continue to have this shape if air were supplied uniformly at all points around circle b in fig. 14, as is usual, with the exception of shock air currents from the air nozzle. Gasoline
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which is under high pressure in the nozzle 29 loses most of its pressure when it emerges from the orifice 38 of the nozzle. Pressure is transformed into speed. The result is a jet of fine mist-like gasoline vapors substantially in the shape of a hollow o8ne. This shape is modified, after the jet leaves the nozzle, by the ¯, opposing shock air currents indicated approximately by the arrows d in FIG. 15.
The effect, roughly speaking, is to compress the conical jet between the air costs and to flatten it into a more or less elliptical section, as shown schematically at b 'in Figs. 15 and 16. The effect can be compared to that which occurs when a barrel circle is tight on itself at two diametrically opposed points. The air, coming from a direction, such as that indicated by the arrow d in fig. 15, meets the gasoline coming from another direction, such as that indicated by the arrow e and the resultant of the two forces is indicated by the arrow f. The direction of the gasoline particles is changed by the impact of the air currents on it, but in different ways and to different degrees, at different points around the circle b of the gasoline jet.
Above and at the base of the circle, @ is made the greatest change of direction, while the least change occurs near the extreme lateral positions.
Not all of the air will follow the same path as shown. A certain quantity of air, as will appear below, enters the gasoline jet and becomes saturated with it, giving an intimate gaseous mixture of air and gasoline, which is ignited anyway. suitable at a point slightly forward of nozzle 20, as will be readily understood by those skilled in the art. for any gas mixture of this kind, there is a certain. flame propagation speed.
It is important that the velocity of the air currents exiting the air nozzle is initially somewhat greater than this rate of flame propagation, so that in doing so the flame is carried away.
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of the nozzle, which avoids the troubles due to the deposits of oar- bone on the nozzle and to the attack of this. last by the flame. The nozzle is kept cool and free of soot.
The speed of the air currents decreases and, although it is initially greater than the speed of propagation of the flame (for example, at the right of aa, fig. 2) it soon becomes equal to this speed. and possibly (for example, to the right of hh) lower than this speed. As soon as the speed of the air currents becomes equal to that of flame propagation, the flame is no longer carried forward and any further displacement of the flame is only due. to the propagation of the flame - this additional displacement not being very important, because, due to the intimate mixture of gasoline and air, the latter is soon consumed.
As the air velocity becomes slower than the flame spread, the tendency is then to bring the flame to you and prevent it from moving away from the nozzle. This change in the rate or regime of the air currents in relation to the speed of propagation of the flame is, therefore, important both as regards the adjustment of the length of the flame and the maintenance of the flame. flame away from the nozzle, and then prevent the flame from moving away from the nozzle far enough to produce quenching.
It is assumed that the effect just described depends to some extent on the angle of attack of air currents and particularly on the suddenness of changes in rate. The impact of the air currents on the bone jet presumably produces a large reduction in the speed of the air currents and it is also assumed that the steeper the angle of attack, the more the reduction in air speed is great.
By using a less steep angle of attack, there is a tendency to lengthen the flame and this can be advantageous in
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certain installations in order to fill the firebox with the flame. In other installations, a shorter flame will be required. Nozzles having different angles are provided to meet these different conditions.
By an appropriate choice of the nozzle and the air nozzle, the length and width of the flame can be controlled and a substantially uniform distribution of the latter over the surface of the fire boot - the flattening can be obtained. of the flame, its lateral widening and its construction in length being greater than those which would be obtained by the use of a mechanical atomization nozzle and of an air supply uniformly distributed around the circle @ formed by the gasoline jet.
The construction described has the advantage that variations in the amount of air admitted can be effected over a fairly wide area without any appreciable influence on the determination of the point at which the flame originates. This facilitates proper application of the ignition system. This also makes it possible to produce a burner of any given size, capable of operating satisfactorily with a large margin in the consumption of gasoline.
Another important feature of the invention consists in what could be referred to as the "air return effect" which results from the enveloping action of part of the air currents. compared to the gasoline jet. It will be understood that a part @ of each air stream after it meets the gasoline jet, follows a more or less well determined path, such for example as that which has been indicated, in general, by the arrows f and that this part substantially envelops and completely surrounds the gasoline jet.
Other parts of each air stream will not follow this regular path but will enter the gasoline jet and be encountered by similar parts of the opposing air stream, which will result in giving birth, in the gasoline stream. jet region,): gasoline, to shock air currents that will create a state of restlessness
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The result, it is supposed, will consist in the formation of a mobile envelope of air surrounding a region in which gasoline and air are in a state of turbulence and in which an absolutely intimate mixture. both of these occur. The outer and enveloping part of the air currents encloses and holds the other part of air and gasoline and is ultimately destroyed in the combustion.
It is believed that the practical effect will be substantially that of an oven burner. All the advantages of an oven burner appear to be achieved without having the disadvantage inherent in oven burners of noisy operation. The absence of noise is very likely due to the elasticity of the air which, in fact, forms the walls in the oven. Much larger quantities of gasoline can be burned with very low noise, using the "air oven!" which cannot be achieved with any burner currently known.
CLAIMS
EMI12.1
1. An oil or gasoline burner, conditioned to form a hollow, substantially conical oil or gasoline jet, and having means for supplying air to the oil or gasoline and directing it. into two streams which meet / conical jot at diametrically opposite and neighboring points, but distant from the top of the jets whereby the conformation of and of oil or gasoline is changed after it leaves said means, and the a mixture of air and oil or gasoline is obtained. this of substantially elliptical conformation in cross section,