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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l' appai d'une DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Brûleur pour combustible liquide.
La présente invention est relative aux brûleurs à combusti- ble liquide du type comportant une coupelle conique rotative dans laquelle le combustible liquide est pulvérisé par l'effet de la force centrifuge, avant sa rencontre avec l'air comburant fourni par une soufflerie et servant, avant son mélange au combustible, à entraîner une turbine à air commandant la coupelle rotative.
, Dans certains des brûleurs connus de ce type, l'air est mé- langé au combustible à l'extérieur du brûleur proprement dit, de sorte que la dissociation ou la pulvérisation du combustible n'est produite que dans la' coupelle, la force centrifuge'agissant seule à cet effet.
Dans d'autres brûleurs connus, l'air est mélangé au combusti- ble dans la coupelle même, et agit, concurremment à la force cen- trifuge, pour donner une atomisation plus poussée du combustible.
Mais ces brûleurs ont l'inconvénient, de créer dans le four, à quelques centimètres du bec du brûleur, une zone d'aspiration, for-
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(3'ant siphon et susceptible de provoquer des égouttures dans le
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foyer ou hors de celui-ci.
La présente invention a pour but d'assurer une atomisation aussi poussée que possible du combustible liquide, tout en réalisant un mélange homogène et intime de l'air et du combustible, pour toutes les allures du brûleur, sans zone d'aspiration en avant du brûleur, et sans égouttures ni condensation à la sortie du bec du brûleur.
Un tel brûleur comporte comme éléments caractéristiques, un diffuseur central, tronconique, qui, grâce à la force centrifuge, provoque une première atomisation du combustible, ae diffuseur étant combiné avec une chambre de mélange rotative, également tronconique, dans laquelle le combustible déjà pqlvérisé, est mélangé à de l'air pénétrant parallèlement à l'axe du diffuseur, pour happer et atomiser complètement les fines gouttelettes de combustible amenées progressivement au bord en biseau du diffuseur.
Ce mélange sous forme de brouillard très ténu, est ensuite mélangé, à la sortie de la chambre de mélange, à l'air secondaire, alimenté par le ventilateur sous forme de couronne convergente qui coupe le nuage pulvérisé air-combustible exactement au bord tranchant externe de la chambre de mélange.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'air secondaire est divisé en deux couronnes annulaires, de même convergence, mais dont l'extérieure a une section libre décroissante vers la sortie pour obliger l'air sortant à râcler fortement les bords et ainsi empêcher toute condensation à cet endroit.
D'autres buts et caractéristiques de 1'invention ressortiront de la description ci-dessous, faite en se référant au dessin annexé à titre d'exemple, et dans lequel : fig.l est une coupe axiale du brûleur, fig. 2 est une coupe transversale suivant II-II de la fig.l et fig.3 est une coupe transversale suivant III-III de la fig.l.
Le corps du brûleur est fait d'un manchon cylindrique 1, dont l'extrémité antérieure 9 vers le foyer ou four, est tronconique. Ce manchon comporte une flasque 2 pour sa fixation à la paroi
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du four. Son autre extrémité fermée par le fond 3, est raccordée par 4 à une soufflerie non représentée. Le réglage de l'air ad- mis s'effectue par tout moyen connu ou non, par exemple par un cône 5 déplaçable suivant l'axe du manchon, et réglable dans di- verses positions grâce au bouton 6 et aux crans 7, de manière à augmenter ou réduire au minimum la section libre entre la surface externe de ce cône et le bord interne du raccord 4. Le cône est soutenu par des pattes 8 à la fois dans le manchon 1 et le raccord
4.
De préférence, le manchon 1 est fait en deux sections assem- blé,es étanchement par leurs flasques 10 qui servent entre elles par les boulons 11, un anneau plat 12 comportant trois rayons dont l'un 13 plus épais constitue le conduit 14 d'amenée du com- bustible liquide. Ce conduit 14 est fileté à la partie supérieure, pour le raccord d'un tube d'alimentation, non représenté, de préférence pourvu d'un pointeau de réglage ; il se termine, exactement dans l'axe du manchon, à un conduit horizontal 15, dont l'extrémité filetée se visse dans le moyeu central 16 auquel aboutissent les bras ou rayons de l'anneau 12. Le conduit 15 est rigidement maintenu par l'écrou 17.
Comme le montre la fig.l, le tube 15 s'étend à peu près jusqu'à la partie tronconique 9 du manchon 1 ; par l'intermédiaire de deux roulements à billes 18-
19, il supporte un long manchon 20. L'écartement entre les roule- ments à billes est maintenu par une mince buselure 21 enfilée sur le conduit 15 ; roulement 18 bute contre l'épaulement 22 tandis qu'un écrou 23, vissé, sur l'extrémité libre du tube 15, forme bu- tée pour le roulement 19.
Sur le manchon'20 sont fixées les pales 24 d'une hélice ou turbine s'étendant jusqu'à la paroi interne du manchon 1 ; l'air soufflé, par 4 met cette hélice en rotation rapide, en faisant tourner avec elle le manchon 20. Au voisinage du roulement 19, le manchon 20 est légèrement élargi pour former, autour de la bu- selure 21, une chambre annulaire 25 dans laquelle le combustible
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liquide du tube 15 passe par deux ou plusieurs trous 26 pratiqués dans la paroi de ce tube et dans la buselure 21.
Le manchon. 20 se prolonge au-delà du roulement 19, par une partie conique divergente 27, constituant coupelle, et terminée par un bord vif 28. Cette coupelle porte à l'avant une bague 29, à paroi interne 31 divergente, mais de conicité plus faible que celle de la coupelle, et à paroi externe convergente. Cette bague se prolonge, vers l'arrière, sur une distance à peu près égale à la moitié de la longueur de la coupelle ;cette partie a une paroi interne convergente 30, tandis que sa paroi externe est exactement dans le prolongement de la partie antérieure. A l'endroit où les deux parois internes 31 et 30 se coupent, est située la flasque 32 réunissant la coupelle à cette bague 29 ; cette flasque est percée d'un grand nombre de trous 33 dont l'axe est parallèle à celui du brûleur.
La bague 29 se termine à l'avant par un bord tranchant 39 qui fait très légèrement saillie en dehors de la partie conique 9 du manchon 1.
34 est un manchon tronconique, de même conicité que la paroi externe de la bague.29, et rattaché par sa grande base au'manchon 1 ,grâce à un rebord ou flasque 35 percée d'une couronne de trous 36. Entre ce manchon 34 et la partie tronconique 9 est ainsi réservé un espace annulaire 37, tronconique convergent, dont la section libre diminue progressivement grâce à la différence de conicité entre les parties 9 et 34.40 est un graisseur pour le roulement 18. Le cône 5 ayant été convenablement réglé, et le pointeau d'amenée du combustible étant également réglé en conséquence, le fonctionnement du brûleur est comme suit. L'air soufflé par le ventilateur passe dans le manchon 1 et met en rotation très rapide la turbine 24. Le manchon 20, la coupelle 27 et la bague 29 participent à ce mouvement de rotation.
Le combustible'liquide alimenté par 14, arrive en 15 et, traversant les trous 26, est amené dans la chambre annulaire 25, d'où il passe au travers du roulement 19.
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Celui-ci se trouve ainsi graissé automatiquement. Le combustible liquide arrive dans l'espace divergent compris entre la base de la coupelle et l'écrou conique 23 ; il y est soumis à l'action de la force centrifuge et se pulvérise sous forme de très fines gouttelettes qui cheminent, glissent le long de la paroi divergente de la coupelle pour arriver au bord tranchant 28 de celle-ci.
Une partie de l'air passant au-delà de la turbine 24 est happé par la surface convergente 30, et traverse les trous horizontaux 33. Cet air pénètre ainsi dans la bague 29 sous forme d'un anneau cylindrique concentrique à l'axe du brûleur, mais par la rotation rapide de la coupelle et de la couronne de trous 33, l'air, dans ce manchon cylindrique, se trouve en brassage énergique. Il entraîne les fines gouttelettes arrivées au bord 28, les brasse énergiquement et, la force centrifuge continuant à agir - avec plus d'intensité encore - dans la bague ou chambre de mélange 29, le mélange air-combustible se présente à la sortie de cette chambre sous forme d'un nuage très ténu, dans lequel le combustible est complètement atomisé, ce mélange n'ayant plus, à cause de sa division poussée au maximum, aucun effet d'aspiration à sa sortie de la buselure 29.
Une partie d'air passe entre les deux cônes 29 et 34 ; parla rotation de la bague 29, cet air est également soumis à un tourbillonnement énergique et le cône convergent qui sort, coupant le nuage atomisé de la buselure 29, exactement au bord tranchant 39, le mélange se produit immédiatement, et sans aucun effet de siphonage, grâce à la différence des sens de conicité des deux masses gazeuses.
Tous effets de condensation en 38, pour le cas de fours à refoulement ou à faible aspiration, sont évitée grâce au courant secondaire d'air admis dans la chambre 37, la forme de cette chambre (conicité différente des deux parois coniques) obligeant l'air à sortir sous frottement énergique, et à racler ainsi le bord 38.
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Le brûleur décrit assure une atomisation parfaite et complète du combustible, à toutes les allures du brûleur, avec de l'air froid, même en-dessous de 0 , et, avec de l'air à 80 pour le gaz-oil ou à 1000 pour le fuel-oil, on obtient une gazéification complète et instantanée dans le mélange sortant.
REVENDICATIONS.
1. Brûleur à combustible liquide, du type où l'air soufflé par une soufflerie met, dans le brûleur, en rotation une turbine qui entraîne à.grande vitesse une coupelle horizontale, dans laquelle le combustible liquide est soumis à l'action de la force centrifuge pour être pulvérisé avant son mélange à l'air comburant, caractérisé par ce que la coupelle, en forme conique divergente, se termine par un bord tranchant et est suivie d'une chambre de mélange, formée par une bague portée par la coupelle et tournant avec elle, cette bague, plus large que la coupelle, étant également divergente mais de conicité plus faible que celle de la coupelle, et ayant ses trous d'entrée d'air horizontaux et cylindriques,
pour forcer l'air à arriver parallèlement à l'axe de la coupelle et à entraîner les fines gouttelettes de liquide arrivées au bord tranchant de la coupelle.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a patent application Burner for liquid fuel.
The present invention relates to liquid fuel burners of the type comprising a rotating conical cup in which the liquid fuel is sprayed by the effect of centrifugal force, before it meets the combustion air supplied by a blower and serving before mixing it with the fuel, driving an air turbine controlling the rotating cup.
In some of the known burners of this type, air is mixed with the fuel outside the burner itself, so that the dissociation or pulverization of the fuel is produced only in the cup, the force centrifuge acting alone for this purpose.
In other known burners, air is mixed with the fuel in the cup itself, and acts, concurrently with the centrifugal force, to provide further atomization of the fuel.
But these burners have the disadvantage of creating in the oven, a few centimeters from the burner nozzle, a suction zone, for-
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(3'ant siphon and likely to cause dripping in the
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focus or out of it.
The object of the present invention is to ensure as much atomization as possible of the liquid fuel, while achieving a homogeneous and intimate mixture of air and fuel, for all burner speeds, without a suction zone in front of the burner, and without dripping or condensation at the outlet of the burner nozzle.
Such a burner comprises as characteristic elements, a central, frustoconical diffuser which, thanks to the centrifugal force, causes a first atomization of the fuel, ae diffuser being combined with a rotating mixing chamber, also frustoconical, in which the fuel already sprayed, is mixed with air penetrating parallel to the axis of the diffuser, to capture and completely atomize the fine droplets of fuel gradually brought to the bevelled edge of the diffuser.
This mixture, in the form of a very fine mist, is then mixed, at the outlet of the mixing chamber, with the secondary air, supplied by the fan in the form of a converging crown which cuts the atomized air-fuel cloud exactly at the outer cutting edge. of the mixing chamber.
According to another characteristic of the invention, the secondary air is divided into two annular rings, of the same convergence, but of which the outside has a free section decreasing towards the outlet to force the outgoing air to strongly scrape the edges and thus prevent any condensation there.
Other objects and features of the invention will emerge from the description below, made with reference to the accompanying drawing by way of example, and in which: fig.l is an axial section of the burner, fig. 2 is a cross section along II-II of fig.l and fig.3 is a cross section along III-III of fig.l.
The body of the burner is made of a cylindrical sleeve 1, the front end 9 of which towards the hearth or oven, is frustoconical. This sleeve has a flange 2 for its attachment to the wall
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from the oven. Its other end, closed by the bottom 3, is connected by 4 to a blower, not shown. The air admitted is adjusted by any known means or not, for example by a cone 5 movable along the axis of the sleeve, and adjustable in various positions using the button 6 and the notches 7, so as to increase or reduce to a minimum the free section between the external surface of this cone and the internal edge of the fitting 4. The cone is supported by tabs 8 in both the sleeve 1 and the fitting
4.
Preferably, the sleeve 1 is made in two assembled sections, sealed by their flanges 10 which serve between them by the bolts 11, a flat ring 12 comprising three spokes, one of which 13 is thicker constitutes the duct 14 of. supply of liquid fuel. This duct 14 is threaded at the top, for the connection of a supply tube, not shown, preferably provided with an adjustment needle; it ends, exactly in the axis of the sleeve, in a horizontal duct 15, the threaded end of which is screwed into the central hub 16 to which the arms or spokes of the ring 12 end. The duct 15 is rigidly held by the 'nut 17.
As shown in fig.l, the tube 15 extends approximately to the frustoconical part 9 of the sleeve 1; through two 18- ball bearings
19, it supports a long sleeve 20. The distance between the ball bearings is maintained by a thin nozzle 21 threaded onto the duct 15; The bearing 18 abuts against the shoulder 22 while a nut 23, screwed, on the free end of the tube 15, stop-shaped for the bearing 19.
On the sleeve '20 are fixed the blades 24 of a propeller or turbine extending to the internal wall of the sleeve 1; the blown air, by 4 sets this propeller in rapid rotation, by making the sleeve 20 rotate with it. In the vicinity of the bearing 19, the sleeve 20 is slightly widened to form, around the nozzle 21, an annular chamber 25 in which the fuel
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liquid from the tube 15 passes through two or more holes 26 made in the wall of this tube and in the nozzle 21.
The sleeve. 20 is extended beyond the bearing 19, by a divergent conical portion 27, constituting a cup, and terminated by a sharp edge 28. This cup carries at the front a ring 29, with a divergent internal wall 31, but of smaller taper than that of the cup, and with a converging outer wall. This ring extends, towards the rear, for a distance approximately equal to half the length of the cup; this part has a converging internal wall 30, while its external wall is exactly in the extension of the anterior part . At the place where the two internal walls 31 and 30 intersect, is located the flange 32 joining the cup to this ring 29; this flange is pierced with a large number of holes 33 whose axis is parallel to that of the burner.
The ring 29 ends at the front with a cutting edge 39 which protrudes very slightly outside the conical part 9 of the sleeve 1.
34 is a frustoconical sleeve, with the same taper as the outer wall of the ring. 29, and attached by its large base to the sleeve 1, thanks to a flange or flange 35 pierced with a ring of holes 36. Between this sleeve 34 and the frustoconical part 9 is thus reserved an annular space 37, converging frustoconical, the free section of which gradually decreases thanks to the difference in taper between the parts 9 and 34.40 is a lubricator for the bearing 18. The cone 5 having been suitably adjusted, and the fuel supply needle also being adjusted accordingly, the operation of the burner is as follows. The air blown by the fan passes into the sleeve 1 and sets the turbine 24 in very rapid rotation. The sleeve 20, the cup 27 and the ring 29 participate in this rotational movement.
The liquid fuel supplied by 14 arrives at 15 and, passing through the holes 26, is brought into the annular chamber 25, from where it passes through the bearing 19.
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This is thus lubricated automatically. The liquid fuel arrives in the divergent space between the base of the cup and the conical nut 23; it is subjected there to the action of centrifugal force and is sprayed in the form of very fine droplets which travel, slide along the divergent wall of the cup to arrive at the cutting edge 28 thereof.
Part of the air passing beyond the turbine 24 is drawn in by the converging surface 30, and passes through the horizontal holes 33. This air thus enters the ring 29 in the form of a cylindrical ring concentric with the axis of the burner, but by the rapid rotation of the cup and the ring of holes 33, the air in this cylindrical sleeve is vigorously stirred. It entrains the fine droplets which have arrived at the edge 28, stirs them vigorously and, the centrifugal force continuing to act - with even more intensity - in the ring or mixing chamber 29, the air-fuel mixture is present at the outlet of this chamber in the form of a very thin cloud, in which the fuel is completely atomized, this mixture no longer having, because of its division pushed to the maximum, any suction effect at its exit from the nozzle 29.
A portion of air passes between the two cones 29 and 34; by the rotation of the ring 29, this air is also subjected to an energetic vortex and the converging cone which comes out, cutting the atomized cloud of the nozzle 29, exactly at the cutting edge 39, the mixing occurs immediately, and without any siphoning effect , thanks to the difference in the taper directions of the two gaseous masses.
All condensation effects at 38, in the case of delivery or low suction furnaces, are avoided thanks to the secondary air flow admitted into chamber 37, the shape of this chamber (different taper of the two conical walls) forcing the air to come out under vigorous friction, and thus scrape the edge 38.
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The burner described ensures perfect and complete atomization of the fuel, at all burner speeds, with cold air, even below 0, and, with air at 80 for gas oil or at 1000 for fuel oil, complete and instantaneous gasification is obtained in the outgoing mixture.
CLAIMS.
1. Liquid fuel burner, of the type in which the air blown by a blower sets, in the burner, in rotation a turbine which drives at high speed a horizontal cup, in which the liquid fuel is subjected to the action of the centrifugal force to be sprayed before it is mixed with the combustion air, characterized in that the cup, in divergent conical shape, ends with a sharp edge and is followed by a mixing chamber, formed by a ring carried by the cup and rotating with it, this ring, wider than the cup, being also divergent but of smaller taper than that of the cup, and having its horizontal and cylindrical air inlet holes,
to force the air to arrive parallel to the axis of the cup and to entrain the fine droplets of liquid which have reached the cutting edge of the cup.