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"Brûleur pour combustible liquide à Cuvette d'atomisa- tion rotative
L'invention ooncerne les brûleurs pour combist@ble liquide avec ouvette d'atomisation rotative entourée d'une tuyère à air, d'où l'air s'échappe à une vitesse dont une composante considérable au moins est parallèle à l'axe 'de la cuvette et entraîne et atomise le com bss- tible qui quitte le bord de la cuvette.
Dans les brûleurs connus du type précité, la sur- face intérieure de la ouvette d'atomisation a une forme légèrement conique sur toute sa longueur ou au moins au voisinage de son bord et il en résulte que le combus- tible quittant la cuvette au voisinage de son bord pos- sède, outre une vitesse dans un plan perpendiculaire à l'axe de la cuvette et due à l'action de la force cen- trifuge, une vitesse qu'il a prise dans\la ouvette et qui
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dirigée en avant et parallèlement à 1'axe de la euvette, ce (lui a l'avantage de faire prendre au brouillard de combustible qui sort de la cuvette de lui-même dans une mesure plus ou moins grande, la forme conique qu'on désire obtenir d'une manière générale .
Cependant les brûleurs connus ne permettent pas de réduire la capacité au-dessous d'une certaine valeur ,si on cherche à la réduire davantage, l'atomisation obtenue n'est pas satisfaisante et par conséquent la combustion n'est pas économique.
Au contraire la cuve te du brûleur suivant l'in ven- tioii s'élargit progressivement en forme de calice 'vers le bord, construit sous forme de bord à arête vive. Cet élargissement en forme de calice a pour effet de faire croître progressivement vers le bord de la cuvette la com- posante de la force centrifuge dirigée parallèlement à la paroi de la cuvette , en d' autres termes, la pellicule de combustible qui se déplace oontre la paroi de la cu- vette vers son bord prend un mouvement accéiere progres- sivement mais en peu ae temps, s'étire et s'amincit de façon à pouvoir quitter le bord à arête vive de la cuvette sous forme de pellicule mince et uniforme.
La paroi extérieure de la cuvette reçoit à partir' du bord une forme courbe qui se dirige immédiatement vers l'axe de la cuvette, de sorte que le combustible n'a aucune tendance à cheminer par-dessus le bord de la paroi extérieure.
On a Constaté que par ces moyens il est possible de réaliser par unité de te@ps l'atomisation et la com- bustion efficaces de quantités de combustible beaucoup plus faibles qu'avec les brûleurs analogues connus.
Pour faire prendre à la flamme une forme conique ainsi qu'on le désire, l'air doit être introduit à une - vitesse plus grande que si le brouillard de combustible
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sortant de la Cuvette a déjà pris de lui-même la forme conique; de plus une vitesse considérable de l'arr contribue à augmenter la finesse de l'atomisation. La vitesse de l'air dans le sens de l'axe est déterminée par la largeur de la tuyère à air et par la quantité d'air introduite'par uni- té de temps. Cependant on peut augmenter la vitesse de l'air en lui imprimant outre la vitesse suivant l'axe une vitesse perpendiculaire à cet axe en le faisant également tourner.
Suivant l'invention ce résultat peut être obtenu au moyen d'une chambre intercalée dans le passage de l'air immédiatement en avant de la tuyère à air et ayant la forme d'un solide de révolution de méme axe que la cuvette et percée d'un ou plusieurs orifioes d'entrée d'air diri- gés tangentiellement. Pour obtenir l'atomisation la plus efficace le sens de rotation de l'air dans la chambre doit être inverse de celui de la cuvette . Les dimensions et/ou la direction de ces orifices d'entrée d'air étant réglables, il est possible de faire varier la vites de rotation de l'air et par conséquent la vitesse résultante de l'air sortant de la tuyère en grandeur et sens et d'adapter cette vitesse aux circonstances.
Si l'air s'é- coulait rapidement, le long de la cuvette tournant d'un mouvement rapide --Il -risquerait- de prendre 'un mouvement. tourbillonnant, donnant lieu à une perte de vitesse effi- cace, pour remédier à cet inconvénient, on peut entou- rer la cuvette par une double enveloppe fixe, qui forme la , limite du oanal de passage de l'air à l'intérieur et le sépare de la cuvette . La forme de Calice de la ouvette facilite la pose de cette double enveloppa . Pour qu e le brûleur suivant l'invention fonctionne d'une manière satisfaisante il est indispensable que le combustible soit uniformément réparti sur la circonférence de la cuvette, avaut d'arriver dans sa portion élargie en forme de calice.
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Pour permettre au combustible de s'étaler uniformément sur la circonférence de la cuvette, on l'introduit de pr@é- rence à l'intérieur de la cuvette ou de l'arbre creux qui la supporte à une distance égale à trois fois au moins le diamètre du bord de la cuvette.
Sur le dessin ci-joint, qui représente un exemple de réalisation d'un brûleur suivant l'invention, la fig. 1 est une coupe longitudinale de ce brûleur et la fig.2 une coupe transversale,.
Suivant cette forme de réalisation, la cuvette 5 est montée sur un arbre creux 1 qui est actionné par exemple par une poulie 4 et supporté dans un boâtier 9 par des coussinets à rouleaux 3 et 4. L'arbre creux s'élargit légè- rement sous forme conique vers sa partie antérieure. Une partie de l'intérieur de la coupe a une forme conique d'une plus forte inclinaison et s'élargit en avant sous forme de oalice jusqu'au bord de la ouvette qui, par suite, est presque perpendiculaire à l'axe de la cuvette , L'arbre creux contient un tuyau d'arrivée d'huile 6 percé d'un @@@@ 7 per lequel lé combustible entre dans l'arbre et dans la 'cuvette .
En raison de la grande dis tanoe qi 1 sépa- re le trou 7 du bord de la cuvette 8, la couche d'huile qui, du fait de la forme conique de la cavité de l'arbre, coule vers la cuvette, a toute possibilité de se répartir uniformément sur la périphérie de l'intérieur de l'arbre et de la cuvette, de sorte qu'une pellicule d'huile très fine et uniformément répartie arrive dans la portion élar- gie en forme de Calice de la ouvette. La pellicule prend une flexion progressive dans cette portion élargie, sa vi- tesse d'accélère sous l'action de la force contrifuge, elle s'étire dans la direction du mouvement et par suite s'amin- cit, de sorte qu'au bord 8 de la cuvette en forme d'arête
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vive, elle quitte la cuvette sous forme de brouillard fine- ment divisé.
Ce brouillard est entraîne et atomisé par le courant d'air sortant de la tuyère 10 à grande vitesse, qui en même temps dirige en avant la flamme ainsi formée, L'air sortant par la tuyère vient d'une chambre 11 dans laquelle il pénètre par dess orifices d'admission 12 et 12' dirigés tangentiellement. Par suite, l'air reçoit un mouvement de rotation dans la chambre, dont la vitesse angulaire augmente lorsque l'air pénètre dans la tuyère 10 dent le diamètre intérieur est plus petit. La vitesse à laquelle l'air sort de cette tuyère est la résultante d'un mouvement de translation en avant et d'un mouvement de rotati on et par conséquent est supérieure à la vitesse du premier mou- vement.
On peut faire varier la vitesse résultante qui détermine la finesse de l'atomisation, tout en conservant une certaine vitesse de translation en avant en faisant varier la vitesse de rotation. Ce résultat peut être obte- nu en modifiant la direction ou les dimensions des orifices d'admission d'air, par exemple au moyen de tuyères à ori- rice interchangeable,
On voit que si le sens de rotation de l'air est in- verse de celui de la Cuvette la différence entre les veo- teurs de ,vitesse du combustible et de l'air est maximun et par suite l'action exercée par l'air sur le Combustible est la plusefficace.Pour empêcher le courant d'air de venir en contact avec la cuvette, celle-ci est entourée par une double enveloppe fixe 13;
qui, en raison de la position en. retrait du plan extérieur de la cuvette,peut être facilement montée sans contrarier le oourant d'air qui entraîne immédiate lent le combustible sortant par le bord de la cuvette.
La double enveloppe 13 empêche ainsi la vitesse de rotation de l' air de diminuer et la formation de remous @ donnant lieu à -une perte,
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On a constaté que le brûleur suivant l'invention dont les dimensions sont choisies d'une manière appropriée, ainsi que la vitesse de rotation de la cuvette, etc.,permet d'etamiser avec un excellent rendement de faibles quantités de combustible , Dans une installation construite d'après cc principe, et dont la cuvette avait un diamètre au bord de 26 mm.et tournait à une vitesse de 11000 tours par minute, la consommation de combustible était de 3 kg. par heure. L'air sortant de la tuyère avait une vitesse de translation en avant d'environ 40 m. par seconde et une vitesse totale d'environ 50m. par seconde.
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"Burner for liquid fuel with rotating atomizing bowl
The invention relates to burners for liquid fuel with a rotating atomizing valve surrounded by an air nozzle, from which the air escapes at a speed of which at least a considerable component is parallel to the axis. of the bowl and entrains and atomizes the fuel leaving the rim of the bowl.
In known burners of the aforementioned type, the inner surface of the atomizing valve has a slightly conical shape over its entire length or at least in the vicinity of its edge and the result is that the fuel leaving the bowl in the vicinity of its edge possesses, in addition to a speed in a plane perpendicular to the axis of the cuvette and due to the action of the centrifugal force, a speed which it has taken in the cuvette and which
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directed forward and parallel to the axis of the bowl, this has the advantage of making the fuel mist which comes out of the bowl of itself to a greater or lesser extent assume the conical shape that desires to obtain in a general way.
However, the known burners do not make it possible to reduce the capacity below a certain value, if one seeks to reduce it further, the atomization obtained is not satisfactory and consequently the combustion is not economical.
On the contrary, the bowl of the burner according to the invention gradually widens in the form of a chalice 'towards the edge, constructed in the form of a sharp-edged edge. This calyx-shaped enlargement has the effect of gradually increasing towards the edge of the bowl the component of the centrifugal force directed parallel to the wall of the bowl, in other words, the film of fuel which moves against the bowl. the wall of the bowl towards its edge takes on an accelerated movement gradually but in a short time, stretches and thins so as to be able to leave the sharp-edged edge of the bowl in the form of a thin and uniform film .
The outer wall of the bowl receives from the edge a curved shape which runs immediately toward the axis of the bowl, so that fuel has no tendency to flow over the edge of the outer wall.
It has been found that by these means it is possible to achieve per unit of temperature the efficient atomization and combustion of much smaller quantities of fuel than with known similar burners.
In order to cause the flame to take on a conical shape as desired, air must be introduced at a greater rate than if the fuel mist
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coming out of the basin has already taken the conical shape by itself; moreover a considerable speed of the arr contributes to increasing the smoothness of the atomization. The air velocity in the direction of the axis is determined by the width of the air nozzle and the amount of air introduced per unit of time. However, the speed of the air can be increased by imparting to it, in addition to the speed along the axis, a speed perpendicular to this axis by also making it rotate.
According to the invention this result can be obtained by means of a chamber interposed in the air passage immediately in front of the air nozzle and having the shape of a solid of revolution of the same axis as the bowl and pierced with one or more air inlet ports directed tangentially. To obtain the most effective atomization, the direction of rotation of the air in the chamber must be opposite to that of the cuvette. The dimensions and / or the direction of these air inlet openings being adjustable, it is possible to vary the speed of rotation of the air and consequently the resulting speed of the air leaving the nozzle in size and sense and adapt this speed to the circumstances.
If the air flowed quickly, along the bowl rotating in a rapid movement - it would - risk- to take on a movement. swirling, giving rise to an effective loss of speed, to remedy this drawback, the cuvette can be surrounded by a fixed double envelope, which forms the limit of the passageway for the air to pass inside and separates it from the bowl. The chalice shape of the opening facilitates the installation of this double wrap. For the burner according to the invention to operate satisfactorily, it is essential that the fuel be uniformly distributed over the circumference of the bowl, before reaching its enlarged portion in the form of a chalice.
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To allow the fuel to spread evenly around the circumference of the bowl, it is preferably introduced inside the bowl or the hollow shaft that supports it at a distance equal to three times the height of the bowl. minus the diameter of the rim of the bowl.
In the accompanying drawing, which shows an exemplary embodiment of a burner according to the invention, FIG. 1 is a longitudinal section of this burner and FIG. 2 a cross section ,.
According to this embodiment, the cup 5 is mounted on a hollow shaft 1 which is actuated for example by a pulley 4 and supported in a housing 9 by roller bearings 3 and 4. The hollow shaft widens slightly. in conical form towards its anterior part. A part of the interior of the cup has a conical shape of greater inclination and widens forward in the form of an oalice to the edge of the opening which, therefore, is almost perpendicular to the axis of the bowl. The hollow shaft contains an oil inlet pipe 6 pierced with a @@@@ 7 through which the fuel enters the shaft and into the bowl.
Due to the large dis tanoe which separates hole 7 from the edge of bowl 8, the layer of oil which, due to the conical shape of the shaft cavity, flows towards the bowl, has any possibility of distributing evenly over the periphery of the inside of the shaft and the bowl, so that a very fine and evenly distributed film of oil arrives in the enlarged chalice-shaped portion of the bowl. The film takes a progressive bending in this enlarged portion, its speed accelerates under the action of the contrifugal force, it stretches in the direction of the movement and consequently becomes thinner, so that at edge 8 of the ridge-shaped cup
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lively, it leaves the basin as a finely divided mist.
This mist is entrained and atomized by the current of air leaving the nozzle 10 at high speed, which at the same time directs the flame thus formed forward. The air leaving through the nozzle comes from a chamber 11 into which it enters. by the intake ports 12 and 12 'directed tangentially. As a result, the air receives a rotational movement in the chamber, the angular speed of which increases as the air enters the nozzle 10 and the internal diameter is smaller. The speed at which the air leaves this nozzle is the result of a forward translational movement and a rotational movement and therefore is greater than the speed of the first movement.
The resulting speed can be varied, which determines the fineness of the atomization, while maintaining a certain forward translation speed by varying the speed of rotation. This result can be obtained by modifying the direction or the dimensions of the air intake ports, for example by means of nozzles with interchangeable ports,
It can be seen that if the direction of rotation of the air is the reverse of that of the bowl the difference between the velocity of the fuel and of the air is maximum and consequently the action exerted by the air on the Fuel is the most efficient. To prevent the air current from coming into contact with the bowl, the latter is surrounded by a fixed double envelope 13;
which, due to the position in. removal from the outer plane of the bowl, can be easily mounted without disturbing the air flow which immediately drives the fuel out through the edge of the bowl.
The double envelope 13 thus prevents the speed of rotation of the air from decreasing and the formation of eddies @ giving rise to a loss,
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It has been found that the burner according to the invention, the dimensions of which are chosen in an appropriate manner, as well as the speed of rotation of the bowl, etc., allows small quantities of fuel to be tinned with excellent efficiency, in a installation built according to this principle, and whose bowl had a diameter at the edge of 26 mm. and rotated at a speed of 11000 revolutions per minute, the fuel consumption was 3 kg. per hour. The air leaving the nozzle had a forward translational speed of about 40 m. per second and a total speed of about 50m. per second.