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PERFECTIONNEMENTS AUX BRULEURS A COMBUSTIBLES FLUIDES A GRANDE VITESSE.
La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux brûleurs pour combustibles fluides et en particulier à un brûleur à combustible fluide animé d'une grande vitesse et susceptible d'une grande variété d'applications domestiques, industrielles et autres applications thermique s.
Ie s brûleurs classiques, utilisant de s combustibles fluides, comme par exemple lesbrùleurs à mazout du type connu dans les pays de langue anglaise sous le nom de "gun" et "pot", sont presque toujours d'un type approprié pour débiter des produits de combustion gazeux chauds à une vitesse inférieure à celle d'une propagation de flamme du combustible amené au brûleur. Dans les brûleurs de ce type, la vite sse de s gaz pendant la combustion ne peut pas excéder la vitesse de propagation de flamme du combustible amené au brûleur, car de s vitesses supérieure s provoqueraient l'extinction de la flamme.
La plupart de ces brûleurs à faible vitesse, comme le brûleur "gun", ne sont pas réellement de vrais brûleurs, parce que la combustion principale n'a pas lieu à l'intérieur de l'ensemble du "brüleur". Les organes de l'ensemble du brûleur mélangent plutôt simplement le combustible avec l'air de combustion, et projettent le mélange combustible dans un grand foyer ou chambre de combustion similaire séparés du brüleur ainsi désigné , et c'est dans cette chambre qu'a lieu la combustion principale. Bien que ces ensembles de brûleurs puissent comprendre, et comprennent souvent, un dispositif d'inflammation du mélange, ce dispositif d'inflammation est placé très près de l'extrémité d'éjection de l'appareil, et la partie importante de la combustion se produit au delà de la partie de l'appareil qui effectue le mélange.
Il en résulte une flamme qui souffre sensiblement d'une absence de contrôle, cette flamme exigeant un espace de combustion relativement grand pour y brûler, cet espace devant être protégé soigneusement contre lescourants de l'air et les perturbations similaires susceptibles de troubler facilement la sensibilité de la grande expansion de la flamme qui n'est pas contrôlée. Ces caractéristiques d'un brûleur typique à faible vitesse exigent que l'appareil qui les comporte
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ait une chambre de combustion convenablement étanche et des dimensions ap-propriées, et quand on l'intègre dans un matériel existant, il est nécessaire de garnir la totalité de la chambre de combustion d'une matière réfractaire, afin d'assurer une combustion convenable et complète et de calorifuger la chambre de combustion d'une manière appropriée.
Un des buts de la présente invention est la réalisation d'un brûleur à combustible fluide perfectionné susceptible de débiter des produits de combustion gazeux chauds à des vitesses relativement élevées; ce brûleur fonctionne avec une flamme commandée facilement et complètement ayant des dimensions relativement petites; ce brûleur ne dépend pas, pour fbnctionner convenablement, des caractéristiques de l'appareil avec lequel il peut être utilisé , ce brûleur possède un haut rendement et reste propre pendant son fonctionnement, la vitesse de combustion et la température de la flamme pouvant varier facilement ;ce brûleur est simple et économique à fabriquer.
Conformément à la présente invention, on obtient les buts et avantages précités ainsi que d'autres dans un brûleur à combustible fluide, dans lequel la combustion débute à l'intérieur de l'ensemble du brûleur à un point de l'écoulement gazeux ayant une vitesse sensiblement nulle, même si la vitesse de l'écoulement gazeux adjacent à ce point dépasse considérablement la vitesse de propagation de la flamme du combustible amené au brûleur, le dispositif étant réalisé de manière que la plus grande partie de la combustion ait lieu à l'intérieur de l'ensemble du brûleur. Un manchon de matière réfractaire placé à l'extrémité d'éjection de l'appareil permet l'achèvement de la combustion.
On réalise ainsi un brûleur à combustible au sens strict du mots dans lequel la flamme est commandée par le brûleur plutôt que par des facteurs extérieurs au brûleur.
Pour mieux faire comprendre l'invention on se référera à la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté sur le dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une élévation de coté partiellement en coupe transversale d'un ensemble de brûleurs construits conformément à la présente invention.
Ia figure 2 est une élévation d'une extrémité de l'ensemble du brûleur représenté sur la figure 1, à une échelle réduite.
La figure 3 est une vue en élévation partielle latérale de la partie représentant l'alimentation en combustible d'un ensemble de brüleur organisé conformément à l'invention pour brûler un combustible gazeux.
Comme le brûleur à combustibles fluides se prête bien à une utilisation dans de s installations dites de "transformation", dans lesquelles un foyer ou une chaudière à' air chaud, brûlant du charbon, doivent être munis d'un brûleur à combustible fluide commandé automatiquement pour supprimer le dispositif brûlant le combustible solide, on décrira l'invention dans son application à un brûleur de ce type. De même, bien que ce brûleur puisse fonctionner aussi bien avec du combustible gazeux qu'avec du combustible liquide atomisé, on le décrira principalement comme prévu pour brûler du combustible liquide.
Sur la figure 1, on voit un ensemble de brûleur de transformation, qui peut comprendre un support 10 sur lequel est monté un carter allongé 12 qui contient les différents organes constituant la tête du brûleur, comme il est décrit ci-après. Dans les installations ne permettant pas de monter l'ensemble sur le sol, on peut utiliser pour le montage une plaque 14 à l'extrémité d'échappement du carter 12, avec des boulons fixant ladite plaque sur le bord d'un orifice, qui y est pratiqué ou d'un dispositif analogue, du dispositif de chaudière ou de foyer à air chaud avec lesquels l'ensemble doit être utilisé.
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Un capot 16, monté sur le cote supérieur du coffrage 12, contient une soufflerie ou un ventilateur 18 du type sirocco, pour débiter de l'air, à une vitesse relativement élevée, à la partie de l'ensemble uti- lisée pour la combustion. Le moteur classique 20 actionne à la fois le ventilateur 18 et une pompe à combustible 22, ce moteur étant fixé d'une manière appropriée sur un coté du capot 16. Ce capot porte aussi d'autres organesaccessoires, comme un transformateur 23 alimentant à une tension convenable l'allumage du brûleur, et, une soupape 24 commandant le débit du combustible . On monte dans un orifice 28 pratiqué dans un flanc du ca- pot 16, un registre 26 susceptible de pivoter pour commander l'alimenta- tion d'air à l'ensemble.
On peut aussi bien placer ce registre 26 à l'ad- mission ou ventilateur 18.
Le capot 16 communique avec l'intérieur du carter 12 par l'orifice 28, pour envoyer l'air du ventilateur 18 à la partie de l'ensem- ble utilisé pour la combustion. Pour la commodité de l'exposition de l'in- vention, la partie du carter 12 recevant l'air envoyé par le ventilateur
18 sera désignée ci-après sous le nom d'extrémité ou de section "d'admis- sion" du carter, tandis que l'extrémité opposée du carter 12 sera désignée par "extrémité d'échappement".
On monte une tête de brûleur à grande vitesse d'une maniè- re adjacente à l'extrémité d'admission du carter; cette tête comprend deux manchons cylindriques 30 et 32 disposés l'un à l'intérieur de l'autre et maintenus coaxialement écartés par une paroi ou flanc terminaux 34. Une patte d'attache (non représentée), prolongeant la partie intérieure du carter 12 et fixée d'une manière appropriée au manchon extérieur 30, porte les manchons 30 et 32.
On monte sur l'extrémité de la paroi 34 une tuyère de pul- vérisation 36 pour émettre le combustible atomisé dans une chambre de combustion limitée par le manchon intérieur 32, @ travers un orifice central 38 pratiqué dans le flanc 34. La tuyère 36 est c:e préférence du type dénommé à retour d'écoulement, et les conduits 40 et 42 d'alimentation et de retour du combustible sont reliés à la tuyère 36. Une bougie d'allumage fixée au voisinage de la tuyère 36, sert à enflammer le mélange atomisé selon la technique habituelle.
La tête de brûleur ou partie d'admission de combustible de l'ensemble du brûleur est représentée sur la figure 3, comme adaptée à son fonctionnement avec un combustible gazeux. Sur cette figure, la tuyère 36 et la plaque terminale 34 de la figure 1 sont remplacées par une plaque terminale 34a comportant une couronne de lumières 43 permettant l'admission du gaz dans la chambre de combustion placée dans le manchon intérieur 32. Un conduit d'alimentation de gaz 39 aboutit à la plaque terminale 34a dans laquelle sont pratiquées des lumières. Ce conduit 39 peut comporter un orifice de compteur (non représenté) pour régler l'alimentation de gaz au brûleur.
Un conduit auxiliaire de gaz 41 traversant le manchon 30 et en regard d'un orifice pratiqué dans le manchon 32, réalise une flamme de veilleuse pour l'allumage du brûleur. A tous autres points de vue, les ensembles de têtes de brûleur représentés sur les figures 1 et 3 sont identique s.
Le manchon intérieur 32 comporte plusieurs séries d'orifices 44 de diamètre relativement grand alignés latéralement, à travers lesquels l'air de combustion passe, comme il est précisé ci-après ; ce manchon comporte de préférence un grand nombre de petits orifices ou perforations 46 relativement peu écartés les uns des autres à travers lesquels l'air s'infiltre. Dans un mode de réalisation représenté sur la figure 1, la paroi d'extrémité 34 peut également comporter de petites perforations correspondant aux perforations 46 de la paroi latérale.
L'espace de combustion, limité par le manchon intérieur 32,
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se prolonge à travers l'extrémité d'évacuation du carter 12 par un manchon cylindrique 48 en matière réfractaire. On fabrique le manchon avec du ciment réfractaire moulé autour d'un treillis métallique 49 à l'intérieur d'un fourreau 50. Ce fourreau 50 comporte un bord 52, qui est fixé sur la paroi terminale extérieure 14 du carter pour maintenir le manchon 48 en place . Le diamètre extérieur du manchon 48 est sensiblement le même que le diamètre du manchon extérieur 30, tandis que le diamètre intérieur du manchon 48 est légèrement plus grand que celui du manchon intérieur 32.
Le manchon réfractaire 48 se termine à une courte distance de l'extrémité du manchon intérieur 32, l'intervalle entre les manchons 48 et 32 étant comblé par un collier métallique 54 qui constitue un prolongement de la surface inférieure du manchon réfractaire 48 et recouvre partiellement l'extrémité du manchon intérieur 32.
Plusieurs pattes 56 ayant la forme d'un L sont montées radialement sur le collier 54; elles s'étendent au delà du collier 54 vers l'extrémité d'admission du carter 12 et vers l'intérieur sur une courte distance au delà de la surface intérieure du collier 54, pour venir s'appliquer contre la surface extérieure du manchon intérieur 32, maintenant ainsi le collier 54 et le manchon 32 en alignement coaxial précis avec un petit espace annulaire 58 formé entre le manchon et le collier.
L'intérieur du carter 12, entre son extrémité d'évacuation et un point situé un peu au delà du milieu, est garni d'une matière isolante 58, telle que de la laine de verre ou un produit analogue, la matière isolante 58 est maintenue en place par une enveloppe cylindrique de retenue 60 ; cette matière entoure la zona de combustion principale à l'intérieur du carter 12 en assurant une isolation thermique et l'amortissement acoustique du bruit de la combustion. On peut aussi réaliser un amortissement du bruit entre le ventilateur 18 et le manchon du brûleur, ou mémme à l'orifice d'admission de ce ventilateur, pour empêcher le bruit de la combustion de se propager par l'orifice d'admission du brûleur.
L'écartement entre l'enveloppe cylindrique de retenue 60 et le manchon extérieur 30 est de préférence sensiblement uniforme et du méme ordre de grandeur que l'espacement entre les manchons 30 et 32.
L'ensemble de la tète de brûleur décrit ci-dessus constitue un bloc à "grande vitesse", capable de débiter des produits de combustion gazeux chauds à une vitesse excédant sensiblement la vitesse âe propagation de la flamme du combustible qui y est amené. Comme le montrent les flèches de la figure 1, l'air provenant du ventilateur 18 descend dans le carter 12 au delà du registre 26, puis il passe le long du manchon extérieur 30 pour revenir en arrière dans l'espace compris entre les manchons 30 et 32, puis il pénètre dans la chambre de ccmbustion en jets séparés dirigés radialement à travers les grands orifices 44 pratiqués dans le manchon intérieur.
Etant donné que ces jets se heurtent entre eux au centre de la chambre de combustion, une partie de l'air revient en direction de l'extrémité fermée de la chambre, puis cette partie circule radialement et vers l'extérieur le long de la plaque terminale 34, et ensuite elle repart en avant le long de la surface intérieure du manchon intérieur 32. Du fait du renversement de direction du courant d'air, il se crée une zone dans laquelle la vitesse d'écoulement de l'air est pratiquement nulle près de l'extrémité fermée de la chambre de combustion, et la tuyère 36 est disposée de manière à émettre du combustible dans cette zone d'air relativement calme.
En faisant brûler le combustible atomisé dans cette zone onù la vitesse de l'air est relativement faible, il devient possible d'obtenir que des gaz (air ou produits de combustion) pénètrent dans la chambre de combustion;, et en sortent, à une vitesse très supérieure à la vitesse de propagation de la flamme du combustible brûlé, et sans que la flamme s'étei- gne.
On remarquera que bien qu'ils soient représentés avec une forme circulaire, les orifices 44 peuvent avoir la forme d'orifices ovales ou de fentes s'étendant latéralement dans le manchon 32.
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Une importante caractéristique de la présente invention con- siste dans la combinaison de la paroi de retenue 60 avec le manchon exté- rieur 30, afin de permettre convenablement la commande du courant d'air et sa distribution dans la chambre de combustion. On pourrait penser qu'il serait possible de supprimer le manchon extérieur 30, de manière à admettre l'air directement du carter 12 à travers les orifices 44. Cependant on n'obtient pas habituellement une parfaite uniformité du débit d'air émis par le ventilateur sur tous les cotés de la tête du brûleur. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention représenté et décrit ici à titre d'exemple, il est à noter que l'orifice d'admission d'air 28 est pratiqué sur le côté du carter 12.
En conséquence, le débit d'air près de l'extré- mité d'admission du carter 12 n'est pas uniforme dans le carter, mais il est plutôt entièrement turbulent et inégal. L'espacement uniforme du man- chon extérieur 30 compris entre la paroi 60 et le manchon intérieur 32 as- sure à celui-ci une protection contre cette zone de turbulence, et dirige l'air d'une manière uniforme vers le manchon précité le long de l'espace compris entre la paroi 60 et le manchon 30, et ensuite entre les manchons
30 et 32. Cette disposition de manchons, qui crée un débit d'air à "dou- ble couche" (d'abord entre la paroi 60 et le manchon 30, et ensuite entre les manchons 30 et 32), procure un autre avantage qui consiste dans l'ef- fet isolant assuré par cette double couche d'air.
Du fait que la combus- tion s'amorce bien en direction de l'extrémité fermée des manchons 30 et
32, une chaleur considérable est engendrée à l'intérieur du carter 12, et la double couche d'air est un facteur essentiel pour empêcher l'échauffement anormal du carter 12 et les pertes de chaleur qui s'y produiraient.
Afin de réaliser un ensemble compact, et aussi bien pour monter et accoupler d'une manière convenable le moteur 20 avec les organes
18 et 22 qu'il entrane, il est préférable de disposer l'admission d'air latéralement. Toutefois quel que soit l'emplacement du ventilateur, il est difficile d'assurer un débit d'air régulier uniforme au brûleur sans le manchon extérieur 30. On peut évidemment remarquer que la forme du courant d'air à travers les orifices44 est importante pour obtenir une flamme symétrique et une combustion convenable dans le britleur conforme à la présente invention.
On notera encore dans la réalisation du brûleur conforme à la présente invention la présence du manchon réfractaire 48 qui aide à obtenir une combustion plus complète du combustible, et la présence de l'espace 58 entre le collier 54 et le manchon intérieur 32, cet espace recevant une admission secondaire d'air de combustion et l'envoyant à la surface intérieure du manchon réfractaire 48. Tandis que la combustion principale a lieu dans la zone de turbulence do l'air, comme il a déjà été expli- qué, le manchon 48 s'est revêtu hautement avantageux pour assurer une combustion complète.
Le courant d'air dans l'espace 58 crée une couche d'air refroidissante le long de la surface intérieure du manchon réfractaire à la fois pour refroidir l'extrémité du manchon intérieur 32 ainsi que le collier 54, et pour empêcher l'encrassement du manchon réfractaire 48 à sa jonction avec le manchon intérieur 32.
Le dispositif de combustion commandée caractérisant le brùleur décrit dans la présente invention comporte d'importantes et nombreuses particularités. Dans les brûleurs classiques, à faible vitesse, il n'est pas possible de régler l'alimentation d'air trop près du "réglage idéal", parce que des changementsde pression d'air (c'est-à-dire le "débit") dans l'espace d'échappement, dans lequel le brûleur évacue ses gaz, ont un effet marqué sur la combustion. Aussi, l'alimentation d'air doit-elle être réglée de manière à assurer un fonctionnement convenable dans les conditions de débits les plus pauvres qu'on puisse envisager ; généralement ce réglage n'est pas le meilleur lorsque le débit change, méme- avec le concours d'un régulateur de débit.
Dans le brûleur conforme à la présente invention, il n'est pas nécessaire de régler le débit d'air fourni par le ventilateur en fonction de variations prévues dans le courant d'échappement, parce que
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la combustion est relativement insensible aux variations du débit. On peut donc obtenir un meilleur réglage d'admission d'air.
De même, du fait de cette insensibilité relative aux conditions extérieures, on peut couramment faire fonctionner le brûleur dans un milieu ambiant qui serait tout à fait incompatible avec la plupart des brüleurs à faible vitesse. Par exemple, le brûleur conforme à la présente invention peut être placé à l'air libre ou de manière à s'échapper directement dans un conduit susceptible de transmettre de grands volumes d'air ¯ pour des opérations de séchage industriel et agricole.
De tout ce qui précède, on voit que l'objet de la présente invention est un brûleur amélioré pour combustibles fluides, caractérisé aussi bien par un bon rendement que par une vitesse de combustion et une température de flamme qu'on peut régler avec précision et faire varier facilement, ledit brûleur étant susceptible de recevoir de nombreuses applications thermiques.
Il est bien évident que les modes de réalisation préférés décrits ci-dessus et représentés par le dessin annexé n'ont été donnés qu'à titre indicateur, et que l'on peut y apporter diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Brûleur à combustible fluide, comprenant un carter, deux manchons montés l'un à l'intérieur de l'autre coaxialement écartés à l'intérieur de ce carter, et uniformément espacés de l'intérieur de ce dernier, ces manchons étant fermés à une extrémité et ouverts à l'autre extrémité; un organe en matière réfractaire formant un prolongement du manchon intérieur de ces manchons, se prolongeant à l'extérieur d'une extrémité de ce carter, et délimitant avec ce manchon intérieur une chambre de combustion; un ventilateur;
un dispositif pour débiter de l'air sous pression du ventilateur à l'espace compris entre le manchon extérieur de ces manchons et ce carter,et de là 'à l'espace entre ces manchons, ce manchon intérieur conportant, pratiqués dans ses parois, plusieurs orifices relativement grands espacés sur la circonférence, de manière à admettre des jets d'air séparés, dirigés radialement, provenant de l'espace entre les manchons, ces jets passant dans cette chambre de combustion, et y créant un courant d'air to- roidal. adjacent à l'extrémité fermée de ce manchon intérieur; un dispositif destiné à amener un combustible fluide à cet espace de combustion au voisinage de ce courant toroldal à travers l'extrémité fermée de ce manchon; et un dispositif adjacent à cette extrémité fermée pour enflammer le combustible.
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HIGH-SPEED FLUID FUEL BURNERS.
The present invention relates to improvements made to burners for fluid fuels and in particular to a fluid fuel burner driven at high speed and capable of a wide variety of domestic, industrial and other thermal applications.
Conventional burners, using fluid fuels, such as, for example, oil burners of the type known in English-speaking countries as "gun" and "pot", are almost always of a type suitable for delivering products. hot gaseous combustion at a rate less than that of flame propagation of the fuel supplied to the burner. In burners of this type, the speed of gas during combustion cannot exceed the flame propagation speed of the fuel supplied to the burner, since higher speeds would cause the flame to go out.
Most of these low speed burners, like the "gun" burner, are not actually real burners, because the main combustion does not take place inside the "burner" assembly. Rather, the components of the burner assembly simply mix the fuel with the combustion air, and project the fuel mixture into a large hearth or similar combustion chamber separate from the so-called burner, and it is in this chamber that the main combustion takes place. Although these burner assemblies can, and often do, include a mixture ignition device, this ignition device is placed very close to the ejection end of the device, and the major part of the combustion takes place. product beyond the part of the appliance that performs the mixing.
The result is a flame which suffers substantially from lack of control, this flame requiring a relatively large combustion space to burn in, which space must be carefully protected from drafts and similar disturbances which can easily disturb sensitivity. of the great expansion of the flame which is not controlled. These characteristics of a typical low speed burner require that the appliance incorporating them
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has a properly sealed combustion chamber and suitable dimensions, and when it is integrated into an existing material, it is necessary to line the entire combustion chamber with a refractory material, in order to ensure proper combustion and complete and heat insulate the combustion chamber in an appropriate manner.
One of the aims of the present invention is to provide an improved fluid fuel burner capable of delivering hot gaseous combustion products at relatively high speeds; this burner operates with an easily and completely controlled flame having relatively small dimensions; this burner does not depend, in order to function properly, on the characteristics of the appliance with which it can be used, this burner has a high efficiency and remains clean during its operation, the combustion speed and the temperature of the flame being able to vary easily; this burner is simple and economical to manufacture.
In accordance with the present invention, the aforesaid and other objects and advantages are obtained in a fluid fuel burner, in which combustion begins within the entire burner at a point in the gas flow having a substantially zero velocity, even if the velocity of the gas flow adjacent to this point considerably exceeds the velocity of the flame of the fuel supplied to the burner, the device being designed so that most of the combustion takes place at the inside the burner assembly. A sleeve of refractory material placed at the ejection end of the apparatus allows the completion of combustion.
This produces a fuel burner in the strict sense of the word in which the flame is controlled by the burner rather than by factors external to the burner.
In order to better understand the invention, reference will be made to the following description of an embodiment given by way of example and shown in the appended drawing in which: FIG. 1 is a side elevation partially in cross section of a set of burners constructed in accordance with the present invention.
Figure 2 is an elevation of one end of the burner assembly shown in Figure 1, on a reduced scale.
Fig. 3 is a partial side elevational view of the portion showing the fuel supply to a burner assembly arranged in accordance with the invention for burning gaseous fuel.
As the fluid fuel burner lends itself well to use in so-called "transformation" installations, in which a fireplace or a hot air boiler, burning coal, must be fitted with an automatically controlled fluid fuel burner to eliminate the device burning the solid fuel, the invention will be described in its application to a burner of this type. Likewise, although this burner can operate with both gaseous fuel and atomized liquid fuel, it will be described primarily as intended for burning liquid fuel.
In Figure 1, we see a transformation burner assembly, which may include a support 10 on which is mounted an elongated casing 12 which contains the various components constituting the burner head, as described below. In installations which do not allow the assembly to be mounted on the ground, a plate 14 can be used for mounting at the exhaust end of the casing 12, with bolts fixing said plate to the edge of a hole, which is practiced there or a similar device, the device of the boiler or hot air fireplace with which the assembly is to be used.
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A cover 16, mounted on the upper side of the formwork 12, contains a blower or a fan 18 of the sirocco type, for delivering air, at a relatively high speed, to the part of the assembly used for combustion. . The conventional motor 20 drives both the fan 18 and a fuel pump 22, this motor being fixed in a suitable manner on one side of the cover 16. This cover also carries other accessory members, such as a transformer 23 supplying power to a suitable voltage ignition of the burner, and, a valve 24 controlling the flow of fuel. A register 26 capable of pivoting to control the supply of air to the assembly is mounted in an orifice 28 made in a side of the cover 16.
It is also possible to place this register 26 at the intake or fan 18.
The cover 16 communicates with the interior of the casing 12 through the orifice 28, to send the air from the fan 18 to the part of the assembly used for combustion. For convenience of exposition of the invention, the part of the housing 12 receiving the air sent by the fan
18 will hereinafter be referred to as the "inlet" end or section of the housing, while the opposite end of the housing 12 will be referred to as the "exhaust end".
A high speed burner head is mounted adjacent to the intake end of the housing; this head comprises two cylindrical sleeves 30 and 32 arranged one inside the other and kept coaxially separated by a terminal wall or sidewall 34. An attachment tab (not shown), extending the interior part of the housing 12 and suitably attached to the outer sleeve 30, carries the sleeves 30 and 32.
A spray nozzle 36 is mounted on the end of the wall 34 in order to deliver the atomized fuel into a combustion chamber limited by the inner sleeve 32, through a central orifice 38 made in the sidewall 34. The nozzle 36 is c: preferably of the type called return flow, and the conduits 40 and 42 for supplying and returning the fuel are connected to the nozzle 36. An ignition plug attached to the vicinity of the nozzle 36 is used to ignite the mixture atomized according to the usual technique.
The burner head or fuel inlet part of the burner assembly is shown in Figure 3, as suitable for its operation with a gaseous fuel. In this figure, the nozzle 36 and the end plate 34 of FIG. 1 are replaced by an end plate 34a comprising a ring of lights 43 allowing the admission of gas into the combustion chamber placed in the inner sleeve 32. A duct d The gas supply 39 terminates at the end plate 34a in which lumens are formed. This duct 39 may include a meter orifice (not shown) for adjusting the supply of gas to the burner.
An auxiliary gas duct 41 passing through the sleeve 30 and facing an orifice made in the sleeve 32, produces a pilot flame for igniting the burner. In all other respects, the burner head assemblies shown in Figures 1 and 3 are identical.
The inner sleeve 32 comprises several series of ports 44 of relatively large diameter aligned laterally, through which the combustion air passes, as specified below; this sleeve preferably comprises a large number of small orifices or perforations 46 which are relatively closely spaced from one another through which the air infiltrates. In one embodiment shown in FIG. 1, the end wall 34 may also have small perforations corresponding to the perforations 46 of the side wall.
The combustion space, limited by the inner sleeve 32,
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is extended through the discharge end of the casing 12 by a cylindrical sleeve 48 made of refractory material. The sleeve is made with refractory cement molded around a metal mesh 49 inside a sleeve 50. This sleeve 50 has an edge 52, which is fixed to the outer end wall 14 of the casing to hold the sleeve 48. in place . The outer diameter of sleeve 48 is substantially the same as the diameter of outer sleeve 30, while the inner diameter of sleeve 48 is slightly larger than that of inner sleeve 32.
The refractory sleeve 48 terminates a short distance from the end of the inner sleeve 32, the gap between the sleeves 48 and 32 being filled by a metal collar 54 which is an extension of the lower surface of the refractory sleeve 48 and partially covers the end of the inner sleeve 32.
Several tabs 56 having the shape of an L are mounted radially on the collar 54; they extend beyond the collar 54 towards the inlet end of the housing 12 and inward a short distance beyond the inner surface of the collar 54, to come to rest against the outer surface of the inner sleeve 32, thereby maintaining collar 54 and sleeve 32 in precise coaxial alignment with a small annular space 58 formed between the sleeve and collar.
The interior of the housing 12, between its discharge end and a point situated a little beyond the middle, is lined with an insulating material 58, such as glass wool or the like, the insulating material 58 is held in place by a cylindrical retaining shell 60; this material surrounds the main combustion zone inside the casing 12, providing thermal insulation and acoustic damping of combustion noise. The noise can also be damped between the fan 18 and the burner sleeve, or even at the intake port of this fan, to prevent the noise of the combustion from propagating through the burner inlet port. .
The spacing between the cylindrical retaining shell 60 and the outer sleeve 30 is preferably substantially uniform and of the same order of magnitude as the spacing between the sleeves 30 and 32.
The burner head assembly described above constitutes a "high speed" unit capable of delivering hot gaseous combustion products at a rate substantially exceeding the rate of propagation of the flame of the fuel supplied thereto. As shown by the arrows in Figure 1, the air from the fan 18 descends into the housing 12 beyond the register 26, then it passes along the outer sleeve 30 to return back into the space between the sleeves 30 and 32, then it enters the ccmbustion chamber in separate jets directed radially through the large orifices 44 made in the inner sleeve.
Since these jets collide with each other in the center of the combustion chamber, part of the air returns towards the closed end of the chamber, then this part circulates radially and outwards along the plate. terminal 34, and then again forwards along the inner surface of the inner sleeve 32. Due to the reversal of the direction of the air flow, an area is created in which the air flow velocity is substantially reduced. zero near the closed end of the combustion chamber, and the nozzle 36 is arranged so as to emit fuel into this relatively calm air zone.
By burning the atomized fuel in this zone where the air speed is relatively low, it becomes possible to obtain that gases (air or combustion products) enter the combustion chamber ;, and leave it at a speed much higher than the propagation speed of the flame of the burnt fuel, and without the flame going out.
It will be noted that although they are shown with a circular shape, the orifices 44 may have the form of oval orifices or slits extending laterally in the sleeve 32.
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An important feature of the present invention is the combination of the retaining wall 60 with the outer sleeve 30, in order to properly permit control of the air flow and its distribution in the combustion chamber. One might think that it would be possible to do away with the outer sleeve 30, so as to admit the air directly from the casing 12 through the orifices 44. However, a perfect uniformity of the air flow emitted by the air is not usually obtained. fan on all sides of the burner head. In the preferred embodiment of the invention shown and described here by way of example, it should be noted that the air intake port 28 is made on the side of the housing 12.
As a result, the air flow near the intake end of the crankcase 12 is not uniform across the crankcase, but rather is entirely turbulent and uneven. The uniform spacing of the outer sleeve 30 between the wall 60 and the inner sleeve 32 provides the latter with protection against this zone of turbulence, and directs the air in a uniform manner towards the aforementioned sleeve. along the space between the wall 60 and the sleeve 30, and then between the sleeves
30 and 32. This arrangement of sleeves, which creates a "double layer" air flow (first between wall 60 and sleeve 30, and then between sleeves 30 and 32), provides a further advantage. which consists in the insulating effect provided by this double layer of air.
Because the combustion starts well in the direction of the closed end of the sleeves 30 and
32, considerable heat is generated inside the casing 12, and the double layer of air is an essential factor in preventing the abnormal heating of the casing 12 and the heat loss which would occur there.
In order to achieve a compact assembly, and also to mount and properly couple the motor 20 with the components
18 and 22 that it entrains, it is preferable to have the air intake laterally. However, regardless of the location of the fan, it is difficult to ensure a smooth uniform air flow to the burner without the outer sleeve 30. It can obviously be seen that the shape of the air flow through the orifices 44 is important for obtain a symmetrical flame and a suitable combustion in the britleur according to the present invention.
Note also in the embodiment of the burner according to the present invention the presence of the refractory sleeve 48 which helps to obtain a more complete combustion of the fuel, and the presence of the space 58 between the collar 54 and the inner sleeve 32, this space receiving a secondary intake of combustion air and sending it to the inner surface of the refractory sleeve 48. While the main combustion takes place in the zone of air turbulence, as already explained, the sleeve 48 is highly advantageous coated to ensure complete combustion.
The air flow in space 58 creates a cooling air layer along the inner surface of the refractory sleeve both to cool the end of the inner sleeve 32 as well as the collar 54, and to prevent fouling. of the refractory sleeve 48 at its junction with the inner sleeve 32.
The controlled combustion device characterizing the burner described in the present invention has important and numerous features. In conventional burners, at low speed, it is not possible to set the air supply too close to the "ideal setting", because changes in air pressure (i.e. ") in the exhaust space, in which the burner discharges its gases, have a marked effect on combustion. Also, the air supply must be adjusted so as to ensure proper operation under the poorest flow conditions that can be envisaged; generally this setting is not the best when the flow rate changes, even with the help of a flow regulator.
In the burner according to the present invention, it is not necessary to adjust the flow of air supplied by the fan in accordance with expected variations in the exhaust stream, because
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combustion is relatively insensitive to variations in flow. It is therefore possible to obtain a better adjustment of the air intake.
Likewise, because of this relative insensitivity to external conditions, it is common practice to operate the burner in an ambient environment which would be quite incompatible with most low speed burners. For example, the burner according to the present invention can be placed in the open air or so as to escape directly into a duct capable of transmitting large volumes of air ¯ for industrial and agricultural drying operations.
From all of the foregoing, it can be seen that the object of the present invention is an improved burner for fluid fuels, characterized both by good efficiency and by a combustion speed and a flame temperature which can be regulated with precision and to vary easily, said burner being capable of receiving numerous thermal applications.
It is obvious that the preferred embodiments described above and represented by the appended drawing have been given only as an indication, and that various modifications can be made to them without thereby deviating from the principle. spirit of the present invention.
CLAIMS.
1. Fluid fuel burner, comprising a casing, two sleeves mounted one inside the other coaxially spaced inside this casing, and uniformly spaced from the inside of the latter, these sleeves being closed. at one end and open at the other end; a refractory material member forming an extension of the inner sleeve of these sleeves, extending outside one end of this housing, and delimiting with this inner sleeve a combustion chamber; a fan;
a device for delivering pressurized air from the fan to the space between the outer sleeve of these sleeves and this casing, and from there to the space between these sleeves, this inner sleeve conportant, made in its walls, several relatively large orifices spaced on the circumference, so as to admit separate jets of air, directed radially, coming from the space between the sleeves, these jets passing into this combustion chamber, and creating therein a current of air to - roidal. adjacent to the closed end of this inner sleeve; a device intended to supply a fluid fuel to this combustion space in the vicinity of this toroldal stream through the closed end of this sleeve; and a device adjacent to this closed end for igniting the fuel.