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Cette invention a trait à la combustion, et plus particulière- ment à la combustion qui est achevée sous contrôle avec une forte libération de chaleur, dans une chambre de dimensions limitées, .-avant l'utilisation de l'énergie produite par la combustion. L'in- vention est particulièrement utile dans son application à un four dans lequel on peut brûler soit le gaz soit l'huile comme combusti- ble, tout en n'étant toutefois pas limitée à cette utilisation.
On a trouvé qu'il était avantageux d'achever, dans certaines installations de chauffage, la combustion du combustible dans une chambre dans laquelle elle puisse être contrôlée avant l'utilisa- tion de l'énergie produite par la combustion. Il est cependant important de-maintenir une telle chambre à des dimensions minima dans le but de faciliter le contrôle et pour économiser l'espace et les matériaux.. Pour utiliser une chambre de combustion de dimen- sions minima, il est de nécessité absolue de maintenir une forte libération de chaleur, l'approvisionnement rapide et continu en
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combustible et en air, et l'association complète et intime du combustible et de l'air qui entretient la combustion.
Il est en outre désirable dans de nombreuses installations, de pouvoir brûler des types alternés de combustible fluide vu qu'il peut être nécessaire de répondre aux besoins par l'utilisation de combustibles de secours .
La présente invention fournit un brûleur de combustible gazeux qui est un brûleur unitaire relativement peu coûteux et dans lequel le gaz et l'air de combustion sont mélangés convena- blement avant la combustion complète du combustible. En outre, sui- vent l'invention, avec une pression d'approvisionnement en gaz constante, la variation de l'approvisionnement en air de combus- tion produit une variation de l'approvisionnement en combustible- air sans altérer le rapport combustible-air dans de larges limite s.
L'invention pourvoit également à le combustion d'un combustible liquide, tel que le pétrole, dans le même brûleur qu'un succédané de combustible ou qu'un combustible supplémentaire et le brûleur est conçu de sorte à assurer le maximum de rendement dans la combustion d'un tel combustible fluide.
Suivant l'invention, on prévoit un brûleur unitaire consis- tant en un conduit ou tuba à travers lequel une colonne d'air de combustion se déplaça à très grande vitesse. La section ou diamè- tre du conduit ou du tube est brusquement augmentée pour fournir une partie où. iL lieu le mélange et une partie où a lieu la combus- tion, de section supérieure, située immédiatement en aval de la partie ou a lieu le mélange, une telle augmentation brusque de la section produisant un épaulement à l'intérieur de la chambre de combustion, destiné à protéger la flamme. L'air de combustion entre .dans la partie où a lieu le mélange, par une tuyère d'appro- visionnement en air de combustion, d'axe commun avec la partie où a lieu le mélange et située à une certaine distance de son extré- mité amont.
Le combustible gazeux entre dans la partie de mélange par une tuyère d'approvisionnement en combustible gazeux qui entoure la tuyère d'approvisionnement en air de combustion, qui
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est dans le rata axe que cette tuyère, et qui s'étend en avant de cette dernière.
De la sortel'espace qui se trouve au-delà de l'extrémité avant de la tuyère d'approvisionnement en air de
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combustion et à l'intérieur de l'extrémité de la tuyère d app1'ovi.. sionnement en combustible gazeux est une zone de très grande vi- tesse de l'air et de très basse cession d'air. En conséquence le combustible gazeux est aspiré dans la partie du brûleur ou se fait le mélange!)une telle aspiration augmentant la pression à laquelle
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le combustible gazeux est fourni.
Il en résulta q,#s sous une pression constante d'approvisionnement en combustible gazeux, la variation de la proportion d'air de combustion fournie fait varier de façon correspondante le 'proportion de combustible gazeux fourni et maintient de ce fait le rapport combustible-air à une valeur
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sensiblessnt constante pour une vaste gamme de pressions dyappro- visionnement en air.
Suivant l'invention, une tuyère à pulvérisation pour la fourniture de combustible liquide, tel que le pétrole, au brûleur
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peut également stétend1!6 à travers la ' tuyère de fourniture d'air de combustion coaxialement à cette dernière et dans la partie du brûleur où a lieu le mélange), L'approvisionnement en combustible gazeux peut par conséquent être coupé et on peut pulvériser du combustible liquide dans la colonne d'air passant à travers la par.
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tie où e lieu le mélange pour l'y disperser et le mélanger complè- tement pour effectuer la combustion dans la partie où a lieu la combustion
Afin de préchauffer le combustible fluide lors de son en-
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trée dans la partie du brûleur où. a lieu le mélange, et afin d'éva ]j03!8J::
ou de préchauffer le pétrole ou un autre combustible liquide imméSis tement à l'entrée de la colonne dtaix de combustion qui passe à travers la partie où. a lieu le mélange, un conduit relie la partie du brûleur ou a lieu la combustion à 1 f êpaulemen t annu- laire de celle-ci, avec l'extrémité amont de la partie où a lieu le mélange. On fait 2 e circulez? de la sorte les gaz chauds provenir
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de la partie où a lieu la combustion jusqu'à l'extrémité amont de la partie où a lieu le mélange dans laquelle entre le combustible.
Une forme d'exécution de l'invention est illustrée dans les dessins annexés, dans lesquels
La fig. 1 est une demi-coupe longitudinale à travers un brû- leur combiné de combustible liquide et gazeux, construit et agencé conformément à l'invention, et
La fig. 2 est une coupe suivant II-II de la fig. 1, la coups étant vue dans la direction des flèches.
Dans les dessins, on a représenté un brûleur constitué par un conduit ou tube 10 à travers lequel passe à grende vitesse une colonne d'air de combustion. Le conduit est de préférence de sec- tion circulaire, comme représente dans la fig. 2, et l'air de com- bustion est distribué à son extrémité amont pour passer d'une extr- mité à l'autre du conduit.
Cet air est distribué à travers une con- duite d'air 11 reliée à une source appropriée d'approvisionnement en air (non représentée). L'air de combustion fourni est préchauffé du fait de son trajet autour du logement qui est une extension du conduit 10 Si on le désire, l'air de combustion peut également être initialement préchauffé pour augmenter encore la température dans le brûleur et la vitesse de combustion dans ce dernier. Des moyens sont prévus pour distribuer le combustible gazeux à l'extré- mité amont du conduit ou tube 10 pour le mélanger avec l'air de combustion qui entre,. et d'autres moyens sont représentés pour distribuer un jet pulvérisé de combustible liquide sensiblement au même point ; tout ceci sera décrit plus loin.
De la sorte un mélange hautement combustible entre dans le conduit et y e st brûlé .
Le conduit ou tube 10 est divisé longitudinalement en une partie où a lieu le mélange, 12, une partie où. a lieu la combustion 13 située immédiatement à l'aval de la partie où. a lieu le mélange, et une partie de distribution 14 qui se trouve à l'aval de la sec- tion de combustion et qui effectue la distribution des produits de
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combustion à un point d'utilisation.
Afin d'obtenir une important libération de chaleur dans le brûleur,l'air de combustion est distribué au brûleur à grande vitesse, et une quantité suffisant? de combustible gazeux ou liquide, ou des deux, est mélangée, dans la partie où. a lieu le mélange, avec cet air poux l'utiliser com- plètement dans le processus de combustion, et pour obtenir la combustion complète du combustible.
La partie où. a lieu le mélange 12 du brûleur est ouverte aux deux extrémités; elle est de diamètre inférieur à celui de la partie où µ lieu la combustion 13, le diamètre du conduit ou tube 10 étant brusquement élargi immédiatement au-delà de. la partie où. a'' lieu le mélange,' pour assurer un épaulement annulaire 15 à l'extrémité amont de la partie où. a lieu la combustion. Le diamètre aval du conduit'est à nouveau réduit à l'extrémité/avant de la partie où a lieu la combustion et le conduit continue au-delà en tant que, partie de distribution 14.
Da la sorte, l'air de combustion et le combustible qui passent â grande vitesse à travers le brûleur font de la partie où a lieu le mélange une zone de vitesse relati- vement grande et de basse pression; alors que la partie où. a lieu la combustion est une zone de vitesse relativement faible et de pression assez élevée, et la partie de distribution est une zo# de vitesse relativement élevée et de basse pression.
L'air de combustion entre dans le brûleur à travers un moufle 16 qui est relié à la conduite d'air 11 et entoure la par- tie où. a lieu le mélange 12.
Le tuyau d'approvisionnement en combustible liquide 20 peut poster des palettes (non représentées) qui donnent un mouve- ment de tournoiement, ou d'autres moyens mécaniques,tels qu'un rotor fixe à cage d'écureuil 29 maintenu en place contre l'extré- mité amont de la tuyère d'approvisionnement en air 17, sur le trajet de l'air de combustion qui traverse rapidement la tuyère, peuvent être utilisés pour donner à l'air de combustion un mou- vement tourbillonnant lorsqu'il entre dans le brûleur, pour aider
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à effectuer le mélange .
Le moufle 16 se tort- dans une tuyère d'
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approvisionnement en air de combustion 17 dont l'axe est cor:..-:un avec Ig partie au. se fait le mélange 12 et est à une certain dis- tance de l'extrémité amont de cette dernière. On notera que le
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eicmèt.re de la tuyère d'approvisionnement en air de combustion est sensiblement plus petit que celui de la partie où. a lieu le melen- ge.La tuyère d'air de combustion injecte par conséquent l'air, dans la partie où. a lieu le mélange, à vitesse élevée et basse pre ssion.
Le combustible gazeux entre dans le brûleur sous pression à travers une conduite de gaz 18 relire à une tuyère d'approvision nement en combustible gazeux 19 dont l'axe est commun avec la tu- yère d'approvisionnement en air de combustion 17 qu'elle entoure; cette tuyère d'approvisionnement en combustible gazeux 19 s'étend en avant de la tuyère d'approvisionnement en air de combustion 17.
C'est pourquoi l'espace situé au-delà de l'extrémité avant de la tuyère d'approvisionnement en air de combustion et à l'intérieur de l'extrémité avant de la tuyère d'approvisionnement en combusti- ble gazeux constitue une zone de très grande vitesse de l'air et de très basse pression d'air. L'approvisionnemeat en air exerce
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de la sorte une action d'aspiration sur le combustible gC.ZQUX en plus de la pression de gaz initiale.
Comme décrit ici et repose n- té dans les dessins annexés, l'extrémité avant de la tuyère d'appro vJsionnemen t en combustible gazeux est placer dans le plan de l'extrémité amont de-la partie où a lieu le mélange, 12
Dans la forme de réalisation décrite et représentée dais les dessins, un tuyau d'approvisionnement en combustible liquida 20 s'étend, coaxialement à travers la tuyère d'approvisionnement n air de combustion 17 et se termine en une tuyère de pulvérisation 21 à l'intérieur de l'extrémité amont de la partie où a lieu le
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mélange 12.
Une provision de combustible- liquide peul; etrs dis- persée de la sorte dans le courant d'air de combustion à l'extra mité amont de la partie ou s lieu le mslcnçoi, pour que le mélange
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soit effectué c,-,mplèteni3nt avec 11-Uir durant son rapide passage a. travers la partis où. a lieu le mélange. Le combustible liquide peut être fourni soit seul? soit conjointement avec le combustible gazeux projeté dans le, brûleur,,
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Des moyens dt:inflam#ation sont prévus pour le mélange dîai-z de combustion et de combustible gazeux, ou le mélange d1iair de combustion et de csmbustible liquide, ou le s deux.
Comme décrit
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ci-contre et représenté dans les dessins ancaxés de tels moyens prennent la forme de conducteurs électriques 22 et 23 dont les extrémités avant sont placées à l'intérieur de la partie où a lieu le mélange, en avant de l'air de combustion du combustible gazeux
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et du.. combustible liquide fournis, à une distance l*un;- de 1 aut:re suffisante poufs permettre la production d "tune étincelle entra les (teux, qui est la conséquence d'une alimentation convenable en mener- gie électrique .
Afin de préchauffer le combustible gazeux fourni, et pour évaporer le combustible liquide dispersé dans la partie ou a lieu le; mélange, et assurer une dispersion plus complète: de ce dernier 'dans l'air de combustion avec le quel il se mélange,;une conduite de
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Te circulation 24 relie:
len partie où. a lieu la combustion 13 du brûleur, au niveau de 11 épaulement annulaire de cette partie, avare 11 extrémité amont de la' partie où a lieu le mé:lang3 1S. 1)3 la sorte., la pression statique entre la partie où. a lieu la combustion et 1? extrémité amont de la partie où. a lieu le mélange transporte les gaz enflammés en sens inverse de la partie où. a lieu la combustion
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à ltextxémité amont'de la partie où. a lieu le mélange
Comme décrit ici.et représenté dans les dessins annexés, la conduite 24 est de forme annulaire et entoure la partie où. se fait le mélangea qui est maintenus en place par deux anneaux qui
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sont en matière réfractaire.
Un anneau 25 situé à ls.extsêmité aval dé la partie où se fait le mélange: produit l'épaulement annulaire 15 et comporte un certain nombre de perforations 26 à travers
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lesquelles passent les gaz enflammés. Un anneau similaire 27 situe à l'extrémité, amont de la partie où a lieu le mélange, maintient l'extrémité amont de la partie où a lieu le mélange en place et comporte des perforations similaires 28 à travers lesquelles los gaz chauds passent à l'amont pour entrer dans la partie eu se fait le mélange..
Les gaz chauffés provenant de la conduite de re circula- tion 24 entrent par conséquent par l'extrémité amont de le partie où a lieu le mélange 12, autour de la périphérie de la tuyère d'ap- provisionnement en combustible gazeux 19.
Ce qui précède rend le mode de fonctionnement du brûleur évident. Lorsque c'est du combustible gazeux qu'on doit brûler, l'air dé combustion est introduit sous pression à travers le con- duite d'aU il et le moufle 16 vers la tuyère d'approvisionnement en air de combustion 17 il il est injecté à grande vitesse dans l'extrémité amont de la partie où a lieu le mélange 12.
On ouvre alors l'approvisionnement en combustible gazeux, le combustible - passant à travers la conduite de gaz 18 et la tuyère d'approvision- nement en combustible gazeux 19, dans l'espaça situé au-delà de @ l'extrémité avant de la tuyère d'approvisionnement en air de com- bustion.
Cet espace étant une zone de vitesse d'air très élevée et de pression d'air très basse, le courant d'air aspire par conqué- quant le combustible gazeux fourni dans la provision d'air de com- bustion lorsque tous deux entrent dais la partie où. se fait le mélange 12. C'est pourquoi la vitesse d'approvisionnement en com- bustible gazeux dépend de la pression initiale de l'approvisionne- ment, de même que de l'effet d'aspiration qui vient d'être mention- né.
En fait, la pression d'air à la couronne circulaire, immédiate- ment à la Intérieur de l'extrémité avant de la tuyère d'appro vision- nement en combustible gazeux à une vitesse élevée de courant d'air, est généralement inférieure à la pression atmosphérique , et peut être aussi basse que moins 15,2 cm à la colonne d'eaul. La vitesse d'approvisionnement en air de combustion régit -., par consé-
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quant, la vitesse à laquelle le combustible galeux est fourni, et le rapport combustible -air demeure sensiblement constant pour un-0 vaste gamme de pression d'air.
Le mélange complet du gaz et de l'air est réalisé à l'inté.. rieur de la partie ou a lieu le mélange 12, dans laquelle le mé- langa est chauffé par recirculation de gaz provenant de la chambre de combustion 13 à travers la conduite annulaire 24. Le mélange brûle alors rapidement, et avec une forte libération de chaleur, à l'intérieur de la partie où a lieu la combustion 13, d'où les produits de la combustion sensiblement complète passent à travers le partie de distribution 14 jusqu'à, un point d'utilisation.
Lorsque le brûleur fonctionneavec du combustible liquide, un tel combustible est dispersé à partir de la tuyère de pulvérisa- tion 21 dans la partie où se fait le mélange 12 pour s'y mélanger avec la colonne d'air de combustion qui se déplace rapidement et qui est injectée dans la partie où se fait le mélange, par la tuyère d'approvisionnement en air de combustion 17.
Les gaz cir- cules en sens inversa à partir de la partie où. a lieu la combus- on 13 qui entrent au niveau de l'extrémité amont dans la partie où a lieu le mélange, chauffent et évaporant le combustible; liqui- de. dispersé pour achever son mélange avec l'air de combustion. Un( telle action est particulièrement efficace dais le cas de pétrole combustible, car les particules sont évaporées au lieu d'être car- bonisées. Autrement, le processus de combustion est le, même que celui déjà décrit.
Il va de soi que l'un ou l'autre combustible peut être utilisé seul ou les deux combustibles peuvent être utilisés con- jointement. Là où. il est désirable dravoir un gaz réducteur, l'un des combustibles peut être utilisé à la manière habituelle; et on peut ajouter l'eûtes combustible- en quantité suffisante pour pro- la duire l'excès désiré de carbone dans les produits de/combustion.
En conséquence, la présente invention fournit un 'brûleur
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qui est unitaire et dans .le quel on peut mélanger convenablement du combustible liquide ou gazeux ou les deux avant combustion complète,et dans lequel on peut faire varies la vitesse de com- bustion simplement en faisant varier la vitesse d'approvisionne- ment en air de combustion dans les cas où. seul le combustible. gazeux est utilisé. Le brûleur est conçu de façon à être de di- mension's minima. et à :rendement maximum, facilitant ainsi le con- trôle et assurant une économie d'espace et de matériaux.
La forme d'exécution décrite ci-contre etreprésentés. dans les dessins annexés est présentée simplement en tant qu'exem- ple d'application de l'invention. D'autres formes et réalisât ions de l'invention, qui entrent dans le domaine propre, à l'invention, se suggéreront d'elles-mêmes naturel lèsent aux techniciens de le combustion.
REVENDICATIONS
1) Brûleur destiné à la combustion d'un mélange combustible. air, caractérisé en ce que pour une pression d'approvisionnement en gaz constante, la variation de l'approvisionnement en air de combustion produit une variation de l'approvisionnement en combusti ble-air sans altérer le rapport combustible-air dans de larges limites.