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"Brûleur pour combustible liquide"
La présente invention a pour objet des brûleurs pour combustibles liquides tels que pétrole, mazout ou huile solaire du type assurant la vaporisation par contact avec la surface chauffée d'un évaporateur dont l'intérieur communique avec un canal mélangeur recevant de l'air et s'ouvrant dans une chambre de combustion dans laquelle une partie au moins des parois de l'évaporateur se trouve exposée à la flamme du brûleur, cette chambre de combustion eommuniquant avec l'enceinte à chauffer par la flamme, par exemple l'intérieur d'une chaudière ou d'un four.
Des brûleurs de ce genre ont déjà été utilisés avec des fourneaux de cuisine ainsi qu'avec des chaudières ou des fours.
Quelle que soit l'application, 1'évaporateur est plus ou moins -enveloppa par la flamme du brûleur de manière à assurer une éva-
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poration efficace du combustible liquide; l'avantage obtenu ainsi est toutefois perdu à nouveau dans le cas des brûleurs pourfourneaux de cuisine, en raison de ce que le canal mélangeur est disposé en dehors de la portée de la flamme du brûleur de telle sorte qu'il se trouve exposé à la température environnante. Ce fait, associé à l'alimentation en air froid du canal mélangeur provoquera une condensation partielle des vapeurs de combustible sur les parois du canal mélangeur de manière à réduire Inefficacité de la combustion.
D'autre part, cet inconvénient ne se retrouve plus lorsqu'on utilise le brûleur dans des chaudières ou fours où la chambre de combustion se trouve à l'intérieur de la chaudière ou du four tandis que l'évaporateur et le canal mélangeur se trouvent à l'intérieur de ladite chambre de manière à être ex- posés à la flamme du brûleur. Ce dispositif présente toutefois l'invonvénient qu'en pratique la totalité du brûleur se trouve à l'intérieur de la chaudière ou du four de telle sorte que son accès est difficile en cas de réparation ou de nettoyage.
Il existe également ce risque que, le mélange de gaz combustible et d'ait étant chauffé à la température de combustion dès le canal mélangeur, il en résulte une combustion peu économique et une grande formation de suie, ce qui implique un risque d'explosion.
La présente invention a pour objet de supprimer ces in- convénients en prévoyant un brûleur du type ci-dessus assurant un chauffage suffisant mais modéré du canal mélangeur. Conformément à l'invention, le canal mélangeur comporte une chemise de chauffage dont l'intérieur communique avec la chambre de combustion. Ainsi une quantité de chaleur limitée se trouvera appliquée à l'intérieur de la chamise de manière à maintenir le passage mélangeur à une température suffisante pour empêcher toute condensation des vapeurs combustibles dans le canal, sans qu'elle soit suffisamment élevée pour provoquer l'allumage du mélan-
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ge combustible dans le dit canal mélangeur.
Le dispositif décrit permet également l'exécution du brûleur d'une manière telle qu'en pratique la totalité du brûleur puisse être disposée à l'intériour de la chaudière ou du four et être ainsi facilement accessible en cas de nettoyage ou de réparation.
Dans un mode d'exécution préféré, on peut obtenir un ensemble très compact et très maniable en incorporant la chemise de chauffage à.l'enveloppe entourant le brûleur proprement dit.
Le brûleur forme a.insi un bloc autonome susceptible d'être monté facilement sur la chaudière ou sur le four et d'être facilement enlevé pour réparation, le, cas échéant.
On a représenté à titre d'exemple sur le dessin ci-joint un mode préféré d'exécution de l'inventin. Sur ce dessin:
La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un brûleur de vapeurs combustibles conforme à l'invention.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 représente en coupe un détail à plus grande échelle, la coupe étant faite suivant la ligne IV-IV de la fi- gur-e 2.
La figure 5 représente l'ensemble du brûleur de vapeurs combustibles.
Sur le dessin, 1 désigne la partie inférieure du carter enfermant le brûleur. Cette partie inférieure 1 est fixée, par exemple par des boulons 2, sur la façade 3 d'une chaudière ou autre enceinte à chauffer au moyen du brûleur. Le carter 1 comporte une garniture réfractaire 4 formant les parois de la cham" bre de combustion 5, cette dernière s'ouvrant dans le foyer de la chaudière par l'ouverture 6, présentant une bride et formée dans la façade de la chaudière. La paroi supérieure de la chambre de combustion 5 présente une ouverture circulaire 7 destinée
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à recevoir avec un certain jeu le fond d'une chambre cylindrique 8 formant évaporateur de combustible.
Cet évaporateur 8, s'ouvrant à son extrémité supérieure., est boulonné par sa bride 9 sur la paroi inférieure d'une cuvette annulaire 10 dont la paroi cylindrique intérieure 11 forme le prolongement direct de la paroi cylindrique de l'évaporateur. L'ensemble de l'évaporateur 8 et de la cuvette 10 est porté par la paroi supérieure du carter ou enveloppe cylindrique 12 boulonnée au haut de la partie inférieure du carter de manière que le fond de l'évaporateur 8 se trouve sensiblement dans le plan de la surface supérieure de la chambre de combustion 5. La. cuvette circulaire 10 comporte un couvercle 13 fermant la cuvette en même temps que l'évaporateur 8.
L'intérieur de la cuvette annulaire 10 représenté en 14 forme une partie du canal mélangeur. Une cloison transversale 15 est prévue dans la cuvette 10 du côté opposé à la. chaudière et cette cloison dévie une extrémité du passage constitué par l'intérieur 14 de la cuvette pour la, raccorder tangentillement à l'ouverture radiale 16 ménagée dans la paroi cylindrique extérieure de la cuvette 10 (figure 2). Cette ouverture 16 communique avec l'extrémité d'une .dérivation incurvée en demi-cercle 17 dont l'autre extrémité s'ouvre dans la paroi arrière de la chambre de combustion 5.
La section droite rectangulaire de cette dérivation 17 croit progressivement de la partie supérieure à 1 a partie inférieure de la dite dérivation (voir figures 1 et 3) de manière à former une transition progressive entre le canal 14 et la chambre de combustion 5 à section droite plus considérable.Au point de jonction entre la, dérivation 17 et la chambre de combustion 5 se trouve intercalée une cloison transversale 18 en gaze métallique destinée à empêcher tout ntour de flamme dans le canal mélangeur 14-17.
A l'extrémité du canal 14 opposé à la sortie 16 (figure 4)
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est prévue une ouverture 19 dans la paroi 11, ouverture qui as- sure la communication entre l'intérieur de l'évaporateur 8 et le canal 14. Un tube d'alimentation en air traverse la paroi ex- térieure de la cuvette 10 en un point radialement opposé à l'ou- verture 19 mais à niveau plus élevé que ce' dernier (voir figure
4). Un tube d'alimentation en combustible liquide 21 pénètre dans l'évaporateur 8 au voisinage du fond de ce dernier. Le tu- be d'alimentation en air 20 est relié à la sortie d'un ventila- teur 22 entraîné par le moteur électrique 23. Ce dernier entrai- ne également la pompe à combustible 24 qui peut être une pompe à engrenages' et qui est reliée au tube d'amenée de combustible
21.
Etant donné que la consommation normale de combustible ne forme qu'une fraction de la capacité de la pompe, une canalisa- tion en retour 25 est branchée sur ce tube d'alimentation 21 pour ramener l'excès de combustible au réservoir de combustible.
Cette canalisation en retour comporte une soupape de retenue 26 soumise à l'action d'un ressort pour déterminer une certaine contre-pression dans la dérivation 25, contre-pression qui est suffisante pour faire monter le combustible dansle tube d'amenée 21 jusqu'au niveau de l'extrémité supérieure de cette dernière.
Le tube d'alimentation en combustible 21 comporte une soupape régulatrice 27 qui peut être par exemple une vis pointeau, reliée mécaniquement à un volet oscillant 28 monté dans la tubulure d'alimentation en air 20; cette disposition permet, par rotation de l'arbre commun 29 de la soupape régulatrice 27 et du volant oscillant 28, de régler simultanément dansle même sens l'ouverture des tubes 20 et 21. Pour l'exécution automatique de ce réglage, on monte un thermostat 30 de type appropria sur la fagade de la chaudière et on la relie par une tige ou chaine 31 au levier 32 fixé à l'arbre 29, de manière à régler les éléments 27 et 28 suivant la température de la chaudière.
La soupape 27 et le volet 28 peuvent être compensés de manière telle que, pour
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des conditions normales de fonctionnement du ventilateur 22 et de la pompe 24, on puisse obtenir un mélange convenable de va- peur combustible et d'air pour toute position de l'arbre 29.
On peut assurer- jusqu'à un certain point cette compensation au moyen d'un volet accessoire indépendant 33 prévu dans le tube d'alimentation en air 20 et que l'on peut régler au moyen de la. vis 34.
En fonctionnement, le tube 21 fournit de l'huile lourde ou autre combustible liquideà l'évaporateur 8 qui est chauffé par la flamme du brûleur. En venant en contact avec les parois chaudes de l'évaporateur, l'huile se trouvera vaporisée instan- tanément et les vapeurs s'écouleront par l'ouverture 19 dans le canal annulaire 14 qui reçoit de l'air proveant du ventilateur
22 par l'intermédiaire du tube d'alimentation 20. Les courants d'air et de gaz combustible pénétrant dans le canal 14 en des points diamétralement opposés provoqueront une légère turbulen- ce à l'entrée du canal 14 comme représenté en figure 4.
Toute- fois le canal présente des dimensions assez grandes pour que le mélange s'écoule ultérieurement d'une manière régulière sans tourbillons sensibles le long des courbes douces des canaux 14 et 17 pour aboutir à la chambre de combustion 5 dans laquelle se produit la combustion du mélange. Une partie de la chaleur engendrée par cette combustion peut s'échapper par le jeu annulaire ménagé entre le fond de l'évaporateur 8 et le bord de l'ou- verture 7 pour pénétrer dans l'intérieur' de 1 enveloppe 12 entourant la cuvette 10. Par suite, les parois du canal 14 se trouveront chauffées à un degré tel que cela empêche toute condensation des vapeurs combustibles sur les dites parois.
D'autre part, la température des parois du canal 14 ne sera pas suffisante pour que l'on risque un allumage du mélange combustible a- Tant qu'il n'atteigne la chambre de combustion 5.
Le chauffage du mélange gazeux dans le canal 14 facilite-
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ra d'ailleurs l'obtention d'un mélange homogène en obligeant les constituants à se mélanger par diffusion. Les gaz chauds pénétrant dans l'enveloppe 12 peuvent s'échapper dans l'atmos- phère par les lumières 37 ménagées dans ladite enveloppe. Pour empêcher toute condensation d'huile dans la dérivation 17 qui n'est pas chauffée dans le cas représenté, on prévoit pour cet- te dérivation un revêtement calorifuge 36.
La vaporisation du combustible dans l'évaporateur 8 pro- voquera un dépôt charbonneux dans ce dernier. Un tel dépôt peut toutefois être enlevé facilement au moyen d'un dispositif de nettoyage comprenant une tige 37 montée dans un alésage prévu dans la paroi extérieure de la cuvette 10 de manière à pouvoir coulisser le long de son axe en pénétrant dans l'ouverture: en regard 19. L'extrémité de cette tige sortant de l'enveloppe 12 porte une poignée constituée par un bouton 38 (figure 4) tandis que l'extrémité intérieure de la tige porte une tête 39 de dia- mètre légèrement inférieur à celui de l'ouverture 19. On compren- dra que lorsqu'on manoeuvre la tige 37, tout dépôt charbonneux se trouvant dans l'ouverture 19 se trouvera refoulé dansl'évaporateur 8.
Un ressort 40 sert à faire sortir automatiquement la tige 37 de l'ouverture 19.
Lorsque. le brûleur est froid et doit être mis en route, il faut commencer- par chauffer l'évaporateur 8. On peut effectuer ce chauffage préliminaire par tout moyen approprié tel que brûleur à gaz, dispositif de chauffage électriques, etc. Dans l'exemple représenté, le chauffage préliminaire est assuré en faisant chauffer de l'huile dans un petit réservoir 41 disposé au fond du carter général 1, au-dessous d'une ouverture 42 ménagée dans la chambre de combustion 5.
Ce réservoir est relié au tube 43 branché sur le. tube d'alimentation en combustible 41 et que l'on peut fermer au moyen de la soupape 44; le dit récipient 41 est également relié au tube d'alimentation en air 20
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par l'intermédiaire d'une dérivation 45 de cette dernière, dérivation comportant un volet d'obturation 46 à commande manuel- le.
Pour mettre en route le brûleur, on fait démarrer le moteur 23 et on ferme la soupape- 27 et le volet 28, la. soupape 44 et le volet 46 étant au contraire ouverts. Ainsi le réservoir 41 reçoit du combustible et de l'air. On introduit alors un allumoir par l'ouverture 47 ménagée dans la paroi du réservoir et fenmée normalement par un volet articulé 48. Le combustible se mettra alors à brûler d'une manière suffisamment intense pour chauffer le fond de l'évaporateur 8. Après un certain temps, on ouvre la soupape 27 et le volet de manière que le fonctionnement normal du brûleur comme le mélange gazeux qui seforme dans le canal mélangeur s'allument au contact de la flamme de combustible brûlant dans le réservoir 41. Enfin,
on ferme la soupape 44 et le volet 46 pour étouffer la combustion dans le réservoir 41.
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"Burner for liquid fuel"
The present invention relates to burners for liquid fuels such as petroleum, fuel oil or solar oil of the type ensuring vaporization by contact with the heated surface of an evaporator, the interior of which communicates with a mixing channel receiving air and s 'opening into a combustion chamber in which at least part of the walls of the evaporator is exposed to the flame of the burner, this combustion chamber communicating with the enclosure to be heated by the flame, for example the interior of a boiler or oven.
Burners of this kind have already been used with cooking stoves as well as with boilers or ovens.
Whatever the application, the evaporator is more or less enveloped by the flame of the burner so as to ensure evaporator.
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efficient poration of liquid fuel; The advantage thus obtained is however lost again in the case of burners for kitchen stoves, due to the fact that the mixing channel is arranged outside the reach of the flame of the burner so that it is exposed to the surrounding temperature. This fact, together with the supply of cold air to the mixing channel will cause partial condensation of the fuel vapors on the walls of the mixing channel so as to reduce combustion efficiency.
On the other hand, this drawback is no longer found when the burner is used in boilers or furnaces where the combustion chamber is located inside the boiler or furnace while the evaporator and the mixing channel are located. inside said chamber so as to be exposed to the flame of the burner. However, this device has the drawback that in practice the whole of the burner is located inside the boiler or the furnace so that its access is difficult in the event of repair or cleaning.
There is also this risk that, the mixture of combustible gas and air being heated to the combustion temperature from the mixing channel, the result is an uneconomical combustion and a large formation of soot, which implies a risk of explosion. .
The object of the present invention is to eliminate these drawbacks by providing a burner of the above type providing sufficient but moderate heating of the mixing channel. According to the invention, the mixing channel comprises a heating jacket, the interior of which communicates with the combustion chamber. Thus a limited quantity of heat will be applied inside the chamise so as to maintain the mixing passage at a temperature sufficient to prevent any condensation of the combustible vapors in the channel, without it being high enough to cause ignition. of the melan-
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fuel ge in said mixing channel.
The device described also allows the burner to be constructed in such a way that in practice the whole of the burner can be placed inside the boiler or the oven and thus be easily accessible in the event of cleaning or repair.
In a preferred embodiment, a very compact and very handy assembly can be obtained by incorporating the heating jacket into the casing surrounding the burner itself.
The burner thus forms an autonomous block capable of being easily mounted on the boiler or on the furnace and of being easily removed for repair, if necessary.
There is shown by way of example in the accompanying drawing a preferred embodiment of the invention. On this drawing:
Figure 1 is an elevational view in section of a combustible vapor burner according to the invention.
Figure 2 is a section taken on line II-II of Figure 1.
Figure 3 is a section along the line III-III of Figure 2.
Figure 4 shows in section a detail on a larger scale, the section being taken along the line IV-IV of figure 2.
FIG. 5 represents the assembly of the combustible vapor burner.
In the drawing, 1 designates the lower part of the casing enclosing the burner. This lower part 1 is fixed, for example by bolts 2, on the facade 3 of a boiler or other enclosure to be heated by means of the burner. The casing 1 comprises a refractory lining 4 forming the walls of the combustion chamber 5, the latter opening into the furnace of the boiler through the opening 6, having a flange and formed in the front of the boiler. upper wall of the combustion chamber 5 has a circular opening 7 intended
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receiving with a certain clearance the bottom of a cylindrical chamber 8 forming the fuel evaporator.
This evaporator 8, opening at its upper end., Is bolted by its flange 9 to the lower wall of an annular bowl 10, the inner cylindrical wall 11 of which forms the direct extension of the cylindrical wall of the evaporator. The assembly of the evaporator 8 and the bowl 10 is carried by the upper wall of the casing or cylindrical casing 12 bolted to the top of the lower part of the casing so that the bottom of the evaporator 8 is located substantially in the plane. of the upper surface of the combustion chamber 5. The circular bowl 10 has a cover 13 closing the bowl together with the evaporator 8.
The interior of the annular bowl 10 shown at 14 forms part of the mixing channel. A transverse partition 15 is provided in the bowl 10 on the side opposite to the. boiler and this partition deflects one end of the passage formed by the interior 14 of the bowl for the tangent connection to the radial opening 16 made in the outer cylindrical wall of the bowl 10 (Figure 2). This opening 16 communicates with the end of a semi-circular curved branch 17, the other end of which opens into the rear wall of the combustion chamber 5.
The rectangular cross section of this bypass 17 gradually increases from the upper part to the lower part of said bypass (see Figures 1 and 3) so as to form a gradual transition between the channel 14 and the combustion chamber 5 with a straight section. At the junction point between the bypass 17 and the combustion chamber 5 is interposed a transverse partition 18 made of metal gauze intended to prevent any flames surrounding the mixing channel 14-17.
At the end of channel 14 opposite to outlet 16 (figure 4)
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an opening 19 is provided in the wall 11, which opening provides communication between the interior of the evaporator 8 and the channel 14. An air supply tube passes through the outer wall of the bowl 10 in one form. point radially opposite to opening 19 but at a higher level than the latter (see figure
4). A liquid fuel feed tube 21 enters the evaporator 8 near the bottom of the latter. The air supply tube 20 is connected to the output of a fan 22 driven by the electric motor 23. The latter also drives the fuel pump 24 which may be a gear pump and which is connected to the fuel feed pipe
21.
Since the normal fuel consumption is only a fraction of the capacity of the pump, a return line 25 is connected to this feed tube 21 to return excess fuel to the fuel tank.
This return line comprises a check valve 26 subjected to the action of a spring to determine a certain back pressure in the bypass 25, back pressure which is sufficient to cause the fuel to rise in the supply tube 21 to at the upper end of the latter.
The fuel supply tube 21 comprises a regulating valve 27 which may for example be a needle screw, mechanically connected to an oscillating flap 28 mounted in the air supply pipe 20; this arrangement allows, by rotation of the common shaft 29 of the regulating valve 27 and of the oscillating flywheel 28, to simultaneously adjust in the same direction the opening of the tubes 20 and 21. For the automatic execution of this adjustment, a thermostat 30 of the appropriate type on the side of the boiler and it is connected by a rod or chain 31 to the lever 32 fixed to the shaft 29, so as to adjust the elements 27 and 28 according to the temperature of the boiler.
The valve 27 and the flap 28 can be compensated in such a way that, for
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Under normal operating conditions of fan 22 and pump 24, a suitable mixture of fuel vapor and air can be obtained for any position of shaft 29.
This compensation can be provided to a certain extent by means of an independent accessory flap 33 provided in the air supply tube 20 and which can be adjusted by means of the. screw 34.
In operation, the tube 21 supplies heavy oil or other liquid fuel to the evaporator 8 which is heated by the flame of the burner. By coming into contact with the hot walls of the evaporator, the oil will be vaporized instantly and the vapors will flow through the opening 19 into the annular channel 14 which receives air from the fan.
22 through feed tube 20. Air and fuel gas streams entering channel 14 at diametrically opposed points will cause slight turbulence at the inlet of channel 14 as shown in Figure 4.
However, the channel has dimensions large enough that the mixture subsequently flows smoothly without substantial vortices along the smooth curves of the channels 14 and 17 to terminate in the combustion chamber 5 in which combustion takes place. of the mixture. A part of the heat generated by this combustion can escape through the annular clearance formed between the bottom of the evaporator 8 and the edge of the opening 7 to penetrate into the interior of 1 casing 12 surrounding the bowl. 10. As a result, the walls of the channel 14 will be heated to a degree such as to prevent any condensation of the combustible vapors on said walls.
On the other hand, the temperature of the walls of channel 14 will not be sufficient to risk an ignition of the combustible mixture as long as it does not reach the combustion chamber 5.
Heating the gas mixture in channel 14 facilitates
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ra also obtaining a homogeneous mixture by forcing the constituents to mix by diffusion. The hot gases entering the envelope 12 can escape into the atmosphere through the openings 37 provided in said envelope. In order to prevent any oil condensation in the branch 17 which is not heated in the case shown, a heat-insulating coating 36 is provided for this branch.
The vaporization of the fuel in the evaporator 8 will cause a carbon deposit in the latter. Such a deposit can however be easily removed by means of a cleaning device comprising a rod 37 mounted in a bore provided in the outer wall of the bowl 10 so as to be able to slide along its axis by entering the opening: opposite 19. The end of this rod coming out of the casing 12 carries a handle constituted by a button 38 (FIG. 4) while the internal end of the rod carries a head 39 of diameter slightly smaller than that of the rod. opening 19. It will be understood that when the rod 37 is operated, any carbonaceous deposit in the opening 19 will be discharged into the evaporator 8.
A spring 40 is used to automatically release the rod 37 from the opening 19.
When. the burner is cold and must be started, it is necessary to start by heating the evaporator 8. This preliminary heating can be carried out by any suitable means such as a gas burner, electric heating device, etc. In the example shown, the preliminary heating is provided by heating oil in a small reservoir 41 arranged at the bottom of the general casing 1, below an opening 42 made in the combustion chamber 5.
This reservoir is connected to the tube 43 connected to the. fuel supply tube 41 and which can be closed by means of the valve 44; said container 41 is also connected to the air supply tube 20
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by means of a bypass 45 of the latter, bypass comprising a shutter 46 with manual control.
To start the burner, the engine 23 is started and the valve 27 and the shutter 28, la are closed. valve 44 and flap 46 being on the contrary open. Thus, the tank 41 receives fuel and air. A lighter is then introduced through the opening 47 made in the wall of the tank and normally fenmée by a hinged flap 48. The fuel will then begin to burn sufficiently intensely to heat the bottom of the evaporator 8. After a For a certain time, the valve 27 and the shutter are opened so that the normal operation of the burner as the gas mixture which forms in the mixing channel ignites in contact with the flame of fuel burning in the tank 41. Finally,
the valve 44 and the shutter 46 are closed to smother the combustion in the tank 41.