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Procédé pour brûler un combustible liquide, notamment un combus- tible peu volatil, et brûleur combiné à pulvérisation et à vapo- risation.
La présente invention est relative à un procédé pour brûler un combustible liquide , notamment un combustible peu volatil, et un brûleur convenant à cet effet.
Dans les brûleurs à vaporisation de construction connue, il est nécessaire de chauffer préalablement le brûleur avec de l'alcool à brûler ou un combustible volatil similaire. Ce chauffage préalable à l'aide de ces combustibles est compliqué, long, coûteux et présente des risques d'incendie. Lorsqu'on ne dispose pas de com bustibles volatils, l'utilisation d'un brûleur à vaporisation est compromise. Ces inconvénients sont évités grâce à la présente invention.
Le but de la présente invention est de brûler un unique combustible liquide, de préférence peu volatil, et de créer un brûleur fonctionnant à la fois par pulvérisation et vaporisation.
Elle est fondée sur les considérations suivantes:
Pour faire brûler un combustible peu volatil insuffisamment chauffé, il importe d'amener ce combustible à un état convenant à
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la combustion. A cet effet, on utilise un brûleur à pulvérisation dont la partie essentielle est constituée par une chambre de mé- lange et qui est destiné à former une sorte de dispersion composée d'air comprimé et de combustible liquide (mousse ou brouillard).
Etant donné qu'on envisage l'utilisation de combustibles présen- tant des viscosités diverses, il est avantageux de prévoir une chambre de mélange réglable, c'est-à-dire une chambre à volume réglable, pour pouvoir réaliser une dispersion suffisante dans des conditions variables. Pour les combustibles à viscosité importante la capacité de la chambre de mélange doit être réduite.
Pour les combustibles à viscosité plus faible, elle doit être augmentée. La combustion prolongée d'un combustible pulvérisé n'est pas souhaitable à cause de la combustion incomplète. C'est pour cette raison que, dans le brûleur suivant l'invention, la chaleur produite par la combustion d'un combustible pulvérisé n'est utilisée que pour amorcer la vaporisation d'un combustible peu volatil.
.après un chauffage préalable suffisant, les combustibles peu volatils atteignent des températures auxquelles ils s'évapo- rent. Lorsque ces températures sont atteintes, on obtient un taux de dispersion qui permet la combustion sans l'aide d'opéra- tions auxiliaires telles que la pulvérisation par l'air. Bien entendu, il est possible de passer brusquement de la combustion par pulvérisation à la combustion par vaporisation, ou d'effectuer ce passage progressivement, la combustion au cours du passage ayant lieu avec du combustible en partie pulvérisé et en partie vaporisé.
Pour amorcer la vaporisation désirée, il est nécessaire de transmettre à un dispositif de chauffage préalable la chaleur produite par la combustion du combustible pulvérisé. Pour la combustion par pulvérisation et la combustion par vaporisation on peut prévoir des tuyères différentes ou une tuyère commune.
L'utilisation de l'un ou de l'autre de ces agencements dépend essentiellement du genre de combustible peu volatil qui doit être brûlé. S'il s'agit de combustibles qui ne laissent que peu de
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résidus pendant le chauffage pour la vaporisation, on utilise de préférence des brûleurs comportant une seule tuyère. Par contre, s'il s'agit de combustibles ayant une plus forte tendance à la formation de résidus, il est préférable d'utiliser des brûleurs à tuyères séparées pour la combustion par pulvérisation et pour la combustion par vaporisation.
On décrira ci-après quelques modes de réalisation de brûleurs destinés à l'amorçage et à l'entretien de la combustion d'un unique combustible, de préférence peu volatil tel que l'huile lourde. Pour l'obtention du résultat désiré, il est essentiel d'utiliser des tuyères de chambre de mélange. On décrira donc tout d'abord ces tuyères, en regard des figures 1,2 et 3. Les figures 4 à 8 représentent les brûleurs complets sous plusieurs formes différentes.
Dans le cas de la figure 1, la chambre de mélange 3 est constituée par la tubulure 4 et l'écrou en godet 1 à évidement conique, le volume de la chambre de mélange pouvant être déter- miné par un fond interchangeable 2. Dans le fond 2 de la chambre sont pratiqués au moins deux canaux, dont l'un est le canal 6 pour le passage de l'air comprimé, et dont l'autre reçoit le conduit adducteur de combustible 7, faisant office de conduit élévateur.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le fond 2 est taillé en double cône pour l'établissement d'un joint étanche, d'une part avec la tubulure 4, d'autre part avec le bord 8 de la chambre Les deux cônes peuvent présenter des angles au sommet différents, ce qui permet de modifier le volume de la chambre de mélange par simple retournement du fond 2, et un changement de l'orientation du tube élévateur.
Si on refoule de l'air dans un réservoir à combustible non représenté sur la figure 1, on obtient une pression qui fait ar- river l'air comprimé par le canal 6 et le combustible par le con- duit élévateur 7 dans la chambre de mélange 3. Il en résulte une dispersion d air et de combustible qui, sous l'action de la pression, s'échappe à l'air libre par l'orifice de sortie 5 de
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la chambre de mélange. Au delà de cet orifice 5 est de préférence agencé un collecteur de flamme 9. Le but de ce collecteur est, d'une part de limiter le cône de la flamme, d'autre part d'agir favorablement par accumulation de chaleur, surtout au début de la combustion par pulvérisation, et ultérieurement lors du ré- allumage d'un mélange de vapeur de combustible et d'air.
Dans le cas de la fig.2, le fond de la chambre n'est pas constitué par un élément à double cône, mais par une pièce filetée qu'on peut plus ou moins visser dans la chambre de mélange du godet 1, pour faire varier le volume de cette chambre en fonc- tion de la quantité du combustible.
Alors que les canaux de passage de l'air comprimé et du combustible sont parallèles sur les figures 1 et 2, la figure 3 montre un dispositif dans lequel l'air arrivant par le canal 10 frappe perpendiculairement le combustible qui arrive par le con- duit élévateur 7, tandis que le mélange passe ensuite par le canal d'injection 11.
Les figures 4, 5, 6 et 7 représentent des modes de réali- sation de brûleurs qui comportent une tuyère commune pour la combustion par pulvérisation et pour la combustion par vaporisa- tion. Par contre, la fig. 8 montre un mode de réalisation équipé de tuyères séparées pour la combustion par pulvérisation et la combustion par vaporisation.
Dans le cas de la fig. 4, le réservoi 12 contient le combustible qui doit être d'abord pulvérisé et ensuite vaporisé.
Après la compressiez de l'air, cet air comprimé ainsi que le com- bustible arrivent par le fond 2 dans la chambre de mélange 3 et, après ouverture du robinet régulateur de pulvérisation 20, dans la tuyère de pulvérisation 15 qui débouche dans le collecteur de flamme 9. Devant le collecteur de flamme 9 est placé un dispositif de chauffage préalable 26, qui se présente sous la forme d'un serpentin tubulaire de préférence logé dans une enveloppe tubu- laire 24. Ce dispositif de chauffage préalable est relié d'une part au réservoir à combustible 12, de préférence à l'aide d'un raccord 13, d'autre part à la tuyère 15 du brûleur par l'inter- médiaire du robinet régulateur 21. Après l'allumage du mélange
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pulvérisé, le combustible que contient le serpentin est chauffé.
Après un chauffage préalable suffisant, on ouvre le robinet 21 de sorte que le combustible peut passer du serpentin par le con- duit 14 dans la tuyère 15 du brûleur.
Le principe du dispositif que montre la figure 5 ne diffè- re pas de celui décrit en regard de la figure 4. La principale différence d'ordre constructif entre ces deux modes de réalisation consiste en ce que, danâ le cas de la figure 4, le robinet régula- teur de pulvérisation 20 est disposé côte à côte avec le robinet régulateur 21 pour la combustion par vaporisation, tandis que, dans le cas de la fig. 5, les deux robinets sont montés coaxiale- ment. Une autre différence etre xxxxx ces deux modes de réali- sation consiste en ce que le fond de la chambre de mélange de la fig. 4 est agencé comme le montre la fig.2, tandis que le fond de la chambre de la fig. 5 est agencé de la manière indiquée Sur la fig. 3.
Lors de la mise en marche du brûleur, par ouverture du robinet régulateur de pulvérisation 20, le mélange de combustible et d'air arrive par le canal commun 11 et passe par des canaux radiaux 22 dans la broche creuse 23 du robinet régulateur 21, et ensuite dans la tuyère 15 du brûleur. Après le chauffage préalable on ouvre le robinet régulateur 21 et on ferme le robinet régula- teur de pulvérisation 20, de sorte que le combustible passe par le serpentin de chauffage préalable 26 dans la chambre 25 du robinet, et ensuite dans la tuyère 15 du brûleur.
Les modes de réalisation des figures 4 et 5 peuvent être utilisés avantageusement lorsqu'il s'agit de brûler des combus- tibles qui ne laissent pas ou seulement peu de résidus dans le serpentin pendant le chauffage préalable. Par contre, si on utilise dans l'appareil de la fig. 4 des combustibles formant des dépôts plus importants, ces dépôts obstruent assez rapide- ment le serpentin tubulaire. Il en résulte alors des surchauf- fages locaux, et la formation de résidus très difficiles à éli- miner.
Les figures 6 et 7 représentent schématiquement des brûleurs dont le but est de faciliter le nettoyage et de réunir
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autant que possible les organes remplssant la même fonction. Dans ces modes de réalisation, tous les éléments qui sont exposés à l'encrassage pendant le fonctionnement sont facilement accessibles et peuvent donc être facilement nettoyés. Par nettoyage facile, on entend dans ce cas le nettoyage à l'aide de dispositifs auxi- liaires mécaniques.
Dans le cas de la fig. 6, les canaux 6 et 7 font arriver l'air et le combustible dans la chambre de mélange 3. En 2 est indiqué schématiquement le fond de la chambre. Après ouverture du robinet régulateur de pulvérisation 20, la dispersion arrive par le canal commun 11 dans la tuyère 15 du brûleur. Le combustible destiné à être brûlé par vaporisation passe par le conduit 14 dans le dispositif de chauffage préalable 28 formé par des cuvet- tes inférieure et supérieure 16, 17. Le combustible sortant de ce dispositif passe à travers le robinet ouvert 21 dans le canal d'arrivée commun 11, et ensuite dans la tuyère 15 du brûleur.
Alors que le collecteur de flamme 9 fait office d'accumulateur de chaleur pour le maintien de la combustion, la couronne 25 du brûleur assure une bonne transmission de la chaleur au dispo- sitif de chauffage préalable constitué par les cuvettes inférieure et supérieure 16,17. Dans la couronne sont pratiquées des ouver- tures d'entrée d'air 27. Après retrait de la cuvette supérieure 17, démontage éventuel des chapeaux vissés 29, dévissage des broches des robinets 20 et 2l, du bouchon obturateur 19, et dévissage éventuel de la tuyère 15 du brûleur, tous les conduits d'arrivée importants sont accessibles et peuvent être nettoyés par des opérations mécaniques.
Le mode de réalisation de la fig. 7 se distingue de celui de la fig. 6 en ce sens qu'on a supprimé le canal adducteur de combustible 7, qui est prévu spécialement dans le mode de réali- sation précédent pour assurer l'arrivée du combustible. Au début de la combustion, il se produit néanmoins une dispersion de com- bustible et d'air au point où le canal à air comprimé 6 passe en regard du canal à combustible 14. La dispersion une fois préparée passe ensuite par le canal commun 11 dans la tuyère 15 du brûleur.
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' Les figures 4,5,6 et 7 montrent des modes de réalisation comportant une tuyère de brûleur unique pour la combustion par pulvérisation et la compression par vaporisation. Il n'est pas nécessaire d'effectuer la combustion d'amorçage et la combustion de fonctionnement à l'aide d'une tuyère unique. Au contraire, ainsi que l'indique la fig. 8, on peut également prévoir une tuyère séparée pour chaque mode de combustion. Dans un agencement de ce genre des différents dispositifs, il est alors seulement nécessaire que les gaz de combustion ou la flamme elle-même soient dirigés du brûleur à pulvérisation sur un dispositif de chauffage préalable.
Le brûleur à pulvérisation reçoit de l'air comprimé par le canal 6, et du combustible par le conduit 7 formé par un tube élévateur, tous les deux prévus dans le fond 2 de la chambre de mélange 3, l'air et le combustible traversant cette chambre pour arriver à la tuyère 15 du brûleur combiné avec un collecteur de flamme 9. Les produits de combustion ou la flamme frappent un organe destiné à la combustion par vaporisation. Le conduit 14 fait arriver le combustible dans le dispositif de chauffage préalable constitué par une cuvette inférieure 16 et une cuvette supérieure 17 réunies par un chapeau fileté 18. Dans la chambre de chauffage préalable 28, le combustible est suffisamment chauffé et passe ensuite par l'autre branche du conduit 14 dans le robinet régulateur 21 pour arriver enfin à la tuyère 30 du brûleur.
La couronne 25 du brûleur accumule la chaleur du dispositif de chauf- fage préalable proprement dit. Après dévissage du chapeau 18, du bouchon obturateur 19, et de la broche du robinet 21, cet agence- ment permet également de procéder au nettoyage mécanique.
Dans des conditions climatiques normales, le brûleur à pulvérisation et à vaporisation fonctionne d'une manière irré- prochable. S'il doit être utilisé à des températures ambiantes particulièrment réduites, on ménage de préférence la possibilité de l'utilisation d'un combustible volatil pour la combustion par pulvérisation, même dans les climats arctiques. Par construction, on peut atteindre ce but en pratiquant dans le fond de la chambre un ou plusieurs canaux pour l'arrivée d'un combustible volatil.
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Un brûleur à pulvérisation et vaporisation équipé de cette manière constitue dans des conditions normales un appareil pour la combus- tion d'un seul combustible, en l'espèce d'un combustible peu volatil, et dans les conditions arctiques, un appareil pour la combustion d un/combustible très volatil, ceci pour l'établissement de conditions normales et, lorsque ces conditions sont atteintes, pour la combus- tion d'un combustible peu volatil.