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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,