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La présente invention concerne des perfectionnements à des appa-
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reils détenteurs de flammes et en particulier à des appareils détecteurs de flamme du type dit détecteurs à électrodes de flamme.
Comme il est bien connu, l'ionisation de l'air chauffé dans une flamme ou dans une manifestation analogue permet à un courant électrique redressé de traverser la flamme entre deux "électrodes" avec lesquelles la flam- me vient en contact. 0 Or( a utilisé ce phénomène dans des appareils de combustion pour détecter une flamme au moyen d'une électrode qui fait saillie dans la trajectoire de la flamme et qui est connectée à un circuit électrique com- prenant d'autres parties d'un foyer en contact avec la flamme,'. par exem-
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ple les parois de lA charnbre de combustion.
Lorsque l'appareil fonctionne normalementpwui:ï1!l1.a.a douramtnl-rl;tpas:/eT'mlie'J!Ál.1ec'et:D:a pat'oi de la chambre ainsi que par le circuit électrique associé pour maintenir l'alimentation en combustion du brûleur. Si: la flamme s'éteint pour une raison quelconque
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l'interrupLinn résultante du passage du courant électrique réagit sur le circuit de commande de manière à arrêter l'arrivée du o6mbust:kble.
Une des difficultés rencontrées dans les appareils détecteurs de flamme de ce type spécialement lorsqu'on les utilise dans la flamme d'une huile
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Pour, il!&,j f #aon ,a:eÍoar#mn5twT11' ébrotrd#Jct'l.ctrl.de, Après un laps de temps suffisant, il peut se former une quantité de carbone suffisant pour "court-cit'cui 1rl 'espace compris entre l'électrode et.son élément associée dans le circuit électrique, de sorte que le courant passe continuellement, qu'il y ait ou non une flamme dans cet espace.
Si l'électrode est placée dans une partie de la flamme qui soit assez chaude pour empêcher la formation du carbone, la température est si élevée que l'électrode risque d'être grillées
La présente invention a par conséquent pour objet, entre autres, un appareil perfectionné détecteur de flamme du type à électrode de flamme, dans lequel on évite la formation de dépôts de carbone sur l'électrode et dans lequel l'électrode est cependant protégée de manière adéquate contre la détérioration provoquée par une surchauffe.
Conformément à un mode de réalisation préféré de la présente invention, on obtient les avantages précités, ainsi que d'autres qui s'y rapportent, dans un appareil détecteur de flamme, dans lequel l'électrode de flamme est montée dans ûne partie d'une chambre de combustion garnie inté-
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rieurement d'une âtièe, réfractairet'La matière éfractaire s'échauffe suf- fisamment pour brûler et éliminer toute trace de carbone sur l'électrode par radiation de chaleur. Afin d'empêcher la surchauffe, on prévoit,un espace
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d-*air-aùtour de la monture de l'électrode détectrice de flamme àl'endroit où la monture traverse la matière réfractaire, ce qui permet à de l'air de refroidissement de s'écouler sur l'électrode.
On comprendra complètement l'invention au cours de la description qui va suivre, en se référant à la figure unique du dessin annexé, qui est une coupe d'un ensemble de brûleur comportant un détecteur de flamme conforme à l'invention.
On voit que le brûleur de combustible représenté comporte un brûleur à mazout ou combustible analogue, qui est pourvu d'un injecteur ou atomiseur 10 de combustible du type à retour d'écoulement et qui est muni d'une canalisation d'alimentation 12 et d'une canalisation de retour 14. L'atomiseur 10 débite du mazout sous forme d'une fine pulvérisation conique. Le brû-
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leur de combustiblecomporte'eotrecëux manchons cyi.nriqtza.6c .,ui sent disposés l'un dans l'autre et qui sont maintenus coaxialement espacés par une paroi terminale circulaire 20 en forme de cuvette, ayant une partie extérieure formant un passage circulaire 22 de section en U, qui coopère avec le bord des manchons 16 et 18 et qui y est fixée de toute manière appropriée.
La par-
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tie centrale de la paroi terminale 20 comporte une ouverture 24, par laquelle la pulvérisation de combustible émis par l'atomiseur pénètre dans l'espace de combustion délimité par le manchon intérieur 16. Sur la paroi terminale 20 est monté un carter 26 qui contient l'atomiseur.
Le manchon intérieur 16 du brûleur de combustible est percé d'un grand nombre de petits trous 28 et de plusieurs séries de trous plus grands 3 0 disposés en cercles. On a prévu les petits trous 28 pour que l'air puisse s'infiltrer dans le manchon 16 et constituer sur sa surface intérieure une couche ou un matelas d'air servant à empêcher la formation de carbone.
Les grands trous 30 du manchon intérieur laissent passer librement non seulement l'air nécessaire à la combustion sensiblement complète du combustible liquide, mais aussi de l'air supplémentaire qui dilue les produits gazeux de combustion. On a représenté un dispositif d'allumage 32 de n'importe qu'elle structure bien connue , qui traverse des ouvertures alignées pratiquées dans les manchons 16, 18 et qui fait saillie dans l'espace de combustion exixtant au sein du manchon intérieur.
Un manchon cylindrique 34 en matière réfractaire prolonge l'espace de combustion délimité par le manchon intérieur 16. Le manchon 34 est réalisé en ciment réfractaire, et on peut le mouler dans un bottier 38 sur un treillis métallique 36 servant à la renforcer. Le diamètre extérieur du manchon en matière réfractaire 34 est sensiblement égal au diamètre du manchon extérieur 18, tandis que le diamètre intérieur du manchon 34 est légèrement supérieur à celui du manchon intérieur 16. Le manchon en matière réfractaire se termine près de l'extrémité du manchon intérieur 16 et les bords de l'intervalle compris entre le manchon intérieur 16 et le manchon en matière réfractaire 34 reliés par un collier métallique 40 constitué par une partie de diamètre réduit du boîtier 38.
Le diamètre du collier 40 est égal au diamètre intérieur du manchon en matière réfractaire et le collier recouvre partiellement l'extrémité du manchon intérieur 16. Le boîtier 38 est maintenu en place par des parties 42 du collier 40, qui sont rabattues vers l'extérieur et qui portent contre l'extrémité du manchon intérieur 16, ce qui assure le maintien en alignement co-axial précis du collier et du boîtier, en laissant un petit espace annulaire 44 entre le collier et le boîtier.
Le brûleur de combustible est situé dans un carter 46 dans lequel un ventilateur (non représenté) envoie de l'air sous pression par un passage d'admission 48. L'air pénètre dans un espace annualire 50 existant entre les manchons intérieur et extérieur, comme représenté par la flèche a.La majeure partie de cet air pénètre dans la chambre de combustion en passant par les ouvertures 30 du manchon intérieur, tandis qu'une partie de cet air s'infiltre par les ouvertures plus, petites 28. En traversant l'espace annulaire 80 ménagé entre las manchons 16 et 18, l'air absorbe de la chaleur émise par le manchon intérieur 16 avant d'entrer dans la chambre de combustion, et il sert également à abaisser la température du manchon extérieur 18.
Les produits de combustion s'échappent du brûleur en passant par le manchon en matière réfractaire 34.
On va maintenant décrire le mode de montage d'une électrode de flamme dans la chambre de combustion. L'électrode de flamme représentée comporte une tige 52 en matière appropriée résistant à la chaleur et électroconductrice, par exemple une composition contenant du carbure de silicium et du silicium libre. La tige 52 est montée dans un manchon 54 en matière isolante, par exemple de la porcelaine, et elle fait saillie hors de celuici. Au manchon de porcelaine 54 est fixé un croisillon métallique comportant un moyeu 56 à partir duquel s'étendent des pattes 58.
Les pattes 58 comportent des extrémités 60 inclinées et munies de perforations que traversent des vis 62 qui pénètrent dans des trous taraudés pratiqués dans le rebord 64, qui est fixé à la face extérieure du boîtier 38 du manchon en matière réfractaire de toute manière appropriée, par exemple au moyen d'une soudure
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par points. On remarquera qu'un espace annulaire 66 est ménagé entre le man- chon de porcelaine 54 et la paroi de l'ouverture du manchon en matière réfrac- taire 34 de la chambre de combustion. On remarquera également que le diamè- tre de l'ouverture du rebord 64 est plus grand que le diamètre du manchon ! en porcelaine 54.
Par conséquent9 l'air peut s'écouler dans la chambre de combustion en passant par l'espace annulaire 66, ce qui refroidit le manchon en porcelaine 54 qui est forcément soumis à un échauffement provenant des gaz en combustion dans la chambre de combustion. Grâce à cet agencement, le manchon en porcelaine 54 de l'électrode de flamme ne peut ni se fissurer ni @ s'encrasser, et la tige 52 de l'électrode de flamme est supportée dans la trajectoire des gaz en combustion.
L'expérience a confirmé que, lorsque l'é- lectrode de flamme est montée de cette manière dans la paroi de la chambre de combustion, elle se comporte de manière satisfaisante et permet le pas- sage d'un courant électrique redressé (dans un circuit électrique de comman- de (non représenté) par la tige 52 et dans l'espace ionisé existant au sein de la chambre de combustion,jusqu'à n'importe quelle partie métallique décou- verte, par exemple l'extrémité du manchon intérieur 16 du brûleur de combus- tible. En même tempsla radiation de chaleur de la matière réfractaire, em- pêche la formation de dépôts de carbone sur le manchon en porcelaine 54 ou sur l'électrode 52, tandis que l'espace ménagé pour l'air détermine un cou- rant d'air de refroidissement qui empêche le grillage de l'électrode.
En ou- tre, l'espace ménagé pour l'air permet à ce dernier de s'écouler au delà de l'électrode, après extinction du brûleur mais alors que le ventilateur est encore en fonctionnenent. De cette manière, toute trace d'air ionisé par la radiation de la chaleur de la matière réfractaire est expulsée, l'air ionisé étant musceptible sans cela de laisser passer le courant électrique et de donner une indication fausse de la flamme de la chambre de combustion.
@ REVENDICATIONS.
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The present invention relates to improvements to devices.
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reils holders of flames and in particular to flame detection devices of the type called flame electrode detectors.
As is well known, ionization of air heated in a flame or the like allows a rectified electric current to pass through the flame between two "electrodes" with which the flame contacts. 0 Gold (used this phenomenon in combustion devices to detect a flame by means of an electrode which protrudes into the path of the flame and which is connected to an electrical circuit comprising other parts of a hearth in contact with the flame, for example
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ple the walls of the combustion hinge.
When the appliance is operating normally pwui: ï1! L1.aa douramtnl-rl; tpas: / eT'mlie'J! Ál.1ec'et: D: at the chamber side as well as by the associated electrical circuit to maintain the supply of combustion to the burner. If: the flame goes out for some reason
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the interruptLinn resulting from the passage of electric current reacts on the control circuit so as to stop the arrival of the o6mbust: kble.
One of the difficulties encountered in flame detection apparatus of this type especially when used in an oil flame is
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For, il! &, Jf #aon, a: eÍoar # mn5twT11 'ébrotrd # Jct'l.ctrl.de, After a sufficient period of time, sufficient carbon can be formed for "short-cit'cui 1rl 'space between the electrode and its associated element in the electrical circuit, so that the current flows continuously, whether or not there is a flame in this space.
If the electrode is placed in a part of the flame that is hot enough to prevent carbon formation, the temperature is so high that the electrode may be burnt out.
The present invention therefore relates, inter alia, to an improved flame detector apparatus of the flame electrode type, in which the formation of carbon deposits on the electrode is avoided and in which the electrode is however protected in such a manner. adequate against deterioration caused by overheating.
In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the above advantages, as well as others related thereto, are obtained in a flame detector apparatus, in which the flame electrode is mounted in a part of the flame. an internal lined combustion chamber
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The refractory material heats up enough to burn off and remove all traces of carbon on the electrode by radiation of heat. In order to prevent overheating, a space
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air around the frame of the flame sensing electrode where the frame passes through the refractory material, allowing cooling air to flow over the electrode.
The invention will be fully understood during the description which follows, with reference to the single figure of the appended drawing, which is a section through a burner assembly comprising a flame detector in accordance with the invention.
It can be seen that the fuel burner shown comprises an oil or similar fuel burner, which is provided with a fuel injector or atomizer 10 of the return flow type and which is provided with a supply line 12 and a return line 14. The atomizer 10 delivers fuel oil as a fine conical spray. The burn-
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their fuel comprises their own cyi.nriqtza.6c. sleeves, which are arranged one inside the other and which are kept coaxially spaced by a circular end wall 20 in the form of a bowl, having an outer part forming a circular passage 22 of U-shaped section, which cooperates with the edge of the sleeves 16 and 18 and which is fixed thereto in any suitable manner.
The par-
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The central tie of the end wall 20 has an opening 24, through which the fuel spray emitted by the atomizer enters the combustion space delimited by the inner sleeve 16. On the end wall 20 is mounted a housing 26 which contains the 'atomizer.
The inner sleeve 16 of the fuel burner is pierced with a large number of small holes 28 and several sets of larger holes 30 arranged in circles. Small holes 28 have been provided so that air can infiltrate into sleeve 16 and form on its inner surface a layer or air mattress serving to prevent carbon formation.
The large holes 30 in the inner sleeve allow free passage not only of the air necessary for substantially complete combustion of the liquid fuel, but also of additional air which dilutes the gaseous products of combustion. There is shown an ignition device 32 of any well-known structure, which passes through aligned openings made in the sleeves 16, 18 and which protrudes into the combustion space exixing within the inner sleeve.
A cylindrical sleeve 34 of refractory material extends the combustion space delimited by the inner sleeve 16. The sleeve 34 is made of refractory cement, and it can be molded in a casing 38 on a metal mesh 36 serving to reinforce it. The outer diameter of the refractory sleeve 34 is substantially equal to the diameter of the outer sleeve 18, while the inner diameter of the sleeve 34 is slightly larger than that of the inner sleeve 16. The refractory sleeve ends near the end of the sleeve. inner sleeve 16 and the edges of the gap between the inner sleeve 16 and the refractory sleeve 34 connected by a metal collar 40 consisting of a reduced diameter portion of the housing 38.
The diameter of the collar 40 is equal to the inner diameter of the refractory sleeve and the collar partially covers the end of the inner sleeve 16. The housing 38 is held in place by parts 42 of the collar 40, which are folded outwards. and which bear against the end of the inner sleeve 16, which ensures that the collar and the housing are held in precise co-axial alignment, leaving a small annular space 44 between the collar and the housing.
The fuel burner is located in a housing 46 in which a fan (not shown) sends pressurized air through an intake passage 48. The air enters an annual space 50 existing between the inner and outer sleeves, as shown by arrow a. Most of this air enters the combustion chamber through openings 30 in the inner sleeve, while some of this air infiltrates through smaller openings 28. Passing through the annular space 80 formed between the sleeves 16 and 18, the air absorbs the heat emitted by the inner sleeve 16 before entering the combustion chamber, and it also serves to lower the temperature of the outer sleeve 18.
Combustion products escape from the burner through the refractory sleeve 34.
We will now describe the method of mounting a flame electrode in the combustion chamber. The flame electrode shown has a rod 52 of suitable heat-resistant and electrically conductive material, for example a composition containing silicon carbide and free silicon. The rod 52 is mounted in a sleeve 54 of insulating material, for example porcelain, and it projects out therefrom. Attached to the porcelain sleeve 54 is a metal spider having a hub 56 from which legs 58 extend.
The tabs 58 have ends 60 inclined and provided with perforations through which screws 62 penetrate into threaded holes made in the flange 64, which is fixed to the outer face of the casing 38 of the refractory sleeve in any suitable manner, for example example by means of welding
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by points. It will be noted that an annular space 66 is formed between the porcelain sleeve 54 and the wall of the opening of the sleeve of refractory material 34 of the combustion chamber. Note also that the diameter of the opening of the flange 64 is larger than the diameter of the sleeve! porcelain 54.
Therefore, air can flow into the combustion chamber through the annulus 66, which cools the porcelain sleeve 54 which is inevitably subjected to heating from the combustion gases in the combustion chamber. With this arrangement, the porcelain sleeve 54 of the flame electrode cannot crack or become fouled, and the rod 52 of the flame electrode is supported in the path of the burning gases.
Experience has confirmed that when the flame electrode is mounted in this way in the wall of the combustion chamber, it behaves satisfactorily and allows the passage of a rectified electric current (in a electric control circuit (not shown) through rod 52 and in the ionized space existing within the combustion chamber, to any exposed metal part, for example the end of the inner sleeve 16 of the fuel burner. At the same time radiating heat from the refractory material prevents the formation of carbon deposits on the porcelain sleeve 54 or on the electrode 52, while the space provided for the air determines a flow of cooling air which prevents the electrode from burning out.
In addition, the space provided for the air allows the latter to flow beyond the electrode, after the burner has been extinguished but while the fan is still operating. In this way, any trace of air ionized by the radiation of the heat of the refractory material is expelled, the ionized air being musceptible without this allowing the electric current to pass and giving a false indication of the flame of the chamber. combustion.
@ CLAIMS.