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Perfectionnements aux brûleurs à combustible liquide.
La présente invention concerne des brûleurs à combustible liquide du type à pulvérisation sous pression. Ces brûleurs compor- tent habituellement une tête de pulvérisation comprenant un plateau de pulvérisation pourvu d'un orifice de débit de combustible alé- sé avec précision et communiquant avec une chambre de tourbillonne- ment, l'extrémité avant de l'orifice de débit étant à niveau avec une surface avant plane du plateau de pulvérisation.
Tout combustible liquide se répandant de l'orifice de débit sur la surface de pulvérisation tournée vers la chaleur rayonnante émise par le foyer allumé, et sur des parties adjacentes de la tète de pulvérisation, est nuisible, parce qu'il peut amener la formation de carbone,la détérioration de la pulvérisation et la nécessite d'arrêter fréquemment le brûleur afin de pouvoir le retirer et le
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nettoyer.
Une autre difficulté, rencontrée plus particulièrement avec des brûleurs du genre dans lesquels la vitesse de tourbillon- nement du combustible à l'orifice de débit peut être maintenue pour assurer une pulvérisation efficace quoique la quantité de combus- tible débité puisse être sensiblement réduite, est la variation con- sidérable de l'angle de la pulvérisation émise par la brûleur entre des états de charge maximum et minimum, qui peut amener le combus- tible à heurter l'embouchure réfractaire de la lumière du brûleur; une augmentation de l'angle de la pulvérisation peut également aboutir à ce que de l'huile se répande de l'orifice de débit.
La présente invention a pour but de procurer un plateau de pulvérisation de brûleur, ainsi qu'un brûleur comprenant un plateau de pulvérisation, qui permettent de réduire ou d'éliminer le risque d'une carbonisation nuisible du combustible sur la tête de pulvérisation.
L'invention a encore pour but de procurer un brûleur à pulvérisation sous pression, capable de fonctionner de façon effi- cace sur une large gamme de charges avec une légère variation seu- lement de l'angle de pulvérisation.
La présente invention comprend un plateau de pulvérisa- tion de brûleur à combustible liquide, caractérisé en ce qu'une sortie évasée qui se termine par un bord vif annulaire s'étand vers l'extérieur à partir de l'orifice de débit de combustible.
L'invention comprend également un brûleur à combustible liquide du type à pulvérisation sous pression comportant un plateau de pulvérisation, caract6risé en ce qu'une sortie, qui s'évase de façon tronconique en formant un angle voisin de l'angle de pulvéri- sation normal du brûleur, s'étend vers l' extérieur à partir de l'orifice de débit du combustible.
L'invention comprend également un brûleur à combustible liquide du type à pulvérisation sous pression, comportant un pla- teau de pulvérisation., caractérisé en ce qu'une sortie évasée oui se termine par un bord vif annulaire s'étend vers l'extérieur à
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partir de l'orifice de débit de combustible et en ce que la face extérieure du plateau de pulvérisation est pourvue extérieure- ment d'une gorge annulaire concentrique à l'axe de l'orifice de débit avec une surface annulaire inclinée vers l'arrière dans un sens dirigé radialement vers l'extérieur .
Le bord vif annulaire prévu au bout de la sortie éva- sée qui s'étend vers l'extérieur à partir de l'orifice de débit favorise la séparation du combustible liquide d'avec le plateau de pulvérisation. Lorsque la face extérieure du plateau de pul- vérisation est pourvue extérieurement d'une gorge annulaire compor- tant une surface annulaire inclinée vers l'arrière dans un sens di- rigé radialement vers l'extérieur, cette face annulaire favorise l' écoulement de l'air sur le plateau de pulvérisation qui tend à empê- cher le combustible liquide de s'étaler en s'écartant du bord vif annulaire; la surface annulaire peut avantageusement être tronco- nique et présenter un angle semi-vertical situé dans la gamme allan de 30 à 45 .
Une sortie tronconique évasée présentant un angle verti- cal voisin de l'angle de pulvérisation normal du brûleur ne gêne pas ou guère les conditions de pulvérisation à charge com- plète, et la tendance à la cokéfaction sur une telle sortie est nulle ou faible. Une telle sortie sert en outre, à régir l'ac- croissement de l'angle de pulvérisation qui autrement, se pro- duirait probablement dans le cas de brûleurs où la vitesse de tourbillonnement du combustible peut être maintenue pour assurer une pulvérisation efficace quoique la quantité de combustible débité puisse être sensiblement réduite. L'angle de la sortie tronconique est de préférence situé dans la gamme allant de 15 en dessous de l'angle de pulvérisation normal du brûleur jusqu'à la au- dessus de l'angle de pulvérisation normal.
Si on désire régir de façon particulièrement étroite l'augmentation de l'angle de pulvérisation, l'angle vertical d'une sortie tronconique évasée doit être identique ou inférieur à l'angle de pulvérisation normal
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du brûleur; on a constaté que, si l'angle de pulvérisation normal d'un brûleur à huile à recirculation capable, à pleine charge, de ne pas brûler plus d'un millier de livres (453 kg) par'heure est de 75 à 80 , onobtient un brûleur présentant une variation de l'angle de pulvérisation convenablement limitée si l'angle vertical de la sortie évasée est compris entre 65 et 70 , tandis que si l'angle de pulvérisation normal d'un brûleur à huile à recirculation, capable à pleine charge de brûler de 1500 à 3500 livres (680 à 1360 kg) par heure est de 75 à 80 ,
on obtient un brûleur présentant une variation de l'angle de pulvérisation convenablement limitée si l'angle vertical de la sortie évasée est de 75 à 80 ; et si l'angle de pulvérisation normal d'un brûleur à huile du type à plongueur capable à pleine charge de brûler de 1000 à 3000 livres (453 à 1360 kg) par heure est de 68 , on obtient un brûleur présentant une variation de l'angle de pulvérisation convenablement limitée si l'angle vertical de la sor- tie évasée est de 60 .
L'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une coupe en élévation schématique d'une forme d'exécution d'un brûleur à huile à recirculation à une lumière ménagée dans une paroi du foyer; la Fig. 2 est une vue en élévation, en partie en coupe, du brûleur à huile; la Fig. 3 est une coupe en élévation, à plus grande échel le, des parties avant du brûleur comprenantla tête de pulvérisation la Fig. 4 est une vue séparée, à plus grande échelle, du plateau de pulvérisation représenté sur la Fig. 3 ; la Fig- 5 est une vue en élévation d'extrémité du pla- teau de pulvérisation de la Fig. 4 ; la Fig. 6 est une coupe verticale d'une variante de plateau de pulvérisation;
la Fig. 7 est une coupe verticale des parties avant,
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comprenant la tête de pulvérisation, d'un brûleur à huile fonction- nant simplement par la variation de la pression de l'huile qui lui est fournie; la Fig. 8 est une vue en élévation d'extrémité du pla- teau de pulvérisation représenté sur la Fig. 7; et, la Fig. 9 est une coupe verticale des parties avant, comprenant la tête de pulvérisation, d'un brûleur à huile du type à plongeur.
Sur les Figs. 1 à 5, des dessins, un brûleur à huile à recirculation 1 dont les détails de la tête de pulvérisation seront décrits ci-après, est monté de façon que sa flamme passe par une lumière 2 ménagée dans une paroi de foyer 3.
L'admission à la lumière de l'air de combustion provenant d'une boite à vent 4 est commandée par un registre à air 5 qui con- siste en une plaque extérieure circulaire 6 boulonnée à la paroi de la boite à vent, un cadre 7 situé près de la paroi du foyer portant une série périphérique de clapets à air montés sur pivots 8, et entre le cadre 7 et la plaque extérieure 6 une enveloppe d'espacement cylindrique 9 ouverte à son extrémité voisine du foyer; l'air de combustion ne peut pas atteindre la lumière sans passer par les clapets à air dont la position angulaire autour de leurs pivots peut être réglée par une manivelle 10 que l'on peut utiliser pour faire pivoter les clapets à air par l'intermédiaire d'une brocha de commande, de pignons et de tringleries appropriés.
La tête de pulvérisation 11 du brûleur est calée dans la lumière par un ensem- ble 12 composé d'un fût extérieur 13 et d'un fût intérieur 14 qui s'étendent axialement au cadre 7 du registre à air et à l'enveloppe d'espacement 9 qui traversent une paroi isolante 15 d'une petite enveloppe 16 montée dans l'enveloppe d'espacement et qui sont fixés dans un organe 17 qui peut être pressé contre un organe d'ac- couplement 21 par une vis 22 agissant dans un étrier d'accouple- ment 23.
Le fût 12 s'étend dans un tube d'espacement 24 fixé à son extrémité arrière dans l'organe d'accouplement 21 et portant à son extrémité avant une roue à ailettes 25 placée dans
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la lanière et capable de réduire, au voisinage de la tête de pul- vérisation, la vitesse de l'air qui franchit cette tête de pul- vérisation.
L'extrémité avant du fût intérieur 14 est entourée par une partie cylindrique arrière 26 d'une tête distributrice 27 dont l'extrémité avant 28 forme une bride 29 ajustée dans l'ex- trémité extérieure d'un évidement 30 ménagé dans le fût extérieur 13. Une pièce d'écartement en forme de disque 31 de même diamètre que l'évidement 30 est en contact avec la tête de distribution et est située devant clle-ci,et un plateau de pulvérisation 32 éga lement de même diamètre que l'évidement 30 est placé en contact avec la pièce d'écartement et devant celle-ci.
La tête distributri- ce 27, la plaque d'écartement 31 et le plateau de pulvérisation 32 sont fixés en place par rapport au fût extérieur 13 par un écrou à jupe 33 taraudé de façon à se visser sur l'extrémité avant filetée du fût extérieur 13 et qui, à son extrémité avant 34, est pourvu d'une bride de serrage 35 qui procure une surface dirigée vers l'arrière 36 propre à attaquer le plateau de pulvérisation.
Le plateau de pulvérisation 32 et la pièce d'écartement 31 définissent les parties avant et arrière respectivement d'une chambre de tourbillonnement 41 pour l'huile. L'huile peut pénétrer dans la chambre de tourbillonnement 41 par une série de six fentes de section carrée 42 creusées dans la face arrière du plateau de pulvérisation et presque tangentielles à la chambre de tour- billonnement. Les extrémités extérieures des fentes 42 communi- quent par des ouvertures 43 ménagées dans la plaque d'écartement 31, un évidement annulaire 37 dans la face avant de la bride 29 de la tête distributrice 27 et des ouvertures 44 dans la bride 29, avec un passage 45 reliant les fûts intérieur et extérieur.
La chambre de tourbillonnement se rétrécit de façon tronconique vers l'avant et radialement vers l'intérieur vers un orifice de débit 46 défini par une petite paroi cylindrique 47 ainsi que vers l'arrière, radialement vers l'intérieur, vers une
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sortie 48 en communication par l'intermédiaire d'un autre évidement annulaire 38 et d'autres ouvertures 49 ménagées dans la tête distri- butrice 27 avec le passage central 50 du fût intérieur 13.
Les passages 45 et 50 communiquent respectivement par l'inter- médiaire de passages 51 et 52 ménagés dans l'organe 17 avec des passages 53 et 54 ménagés dans l'organe d'accouplement 21 auquel sont fixés des tuyaux d'amenée et d'évacuation d'huile (non représen- tés).
Le c8ne tronqué avant et intérieur de la chambre de tour- billonnement a un angle semi-vertical de 45 et l'orifice de décharge 46 est alésé et a un diamètre de 0,1405 pouce (3,568mm) et une longueur de paroi cylindrique de 0,01312 pouce (0,3332 mm).
La face avant du plateau de pulvérisation est façonnée de façon à procurer une sortie évasée vers l'extérieur 61 à partir de l'orifice de débit 46, dont la surface est polie et est tronconique avec un angle semi-vertical de 37,5 et une longueur axiale de 0,115 pouce (2,921 mm). La sortie évasée se termine en un bord annulaire effilé 62 défini par la surface tronconique de la sortie et par une surface tronconique vers l'avant et vers l'intérieur 63 présentant un angle semi-vertical de 22,5 ; le bord effilé 62 est ainsi incliné à 60 .
La surface inclinée vers l'avant et vers l'intérieur 63 définit la face intérieure d'une gorge annulaire en V 64 dont la face extérieure 65 diverge vers l'avant et vers l'extérieur tronconi que sous un angle semi-vertical de 37,5 . La face extérieure de la gorge 65 s'étend jusqu'à une face annulaire plane étroite 66 d'une nervure annulaire avant 67 prévue sur le plateau de pulvérisa- tion, cette nervure s'étendant axialement vers l'avant au-delà du bord vif 62, auquel la nervure assure ainsi une certaine protec- tion. La nervure 67 est située entre la gorge 64 et une surface annulaire 68 qui s'incline tronconiquement vers l'arrière dans un sens dirigé radialement vers l'extérieur; l'angle semi-vertical de la surface 68 est de 45 .
La surface 36 prévue sur la bride de serrage de l'écrou à jupe 35 attaque une surface 69 du plateau de pulvérisation qui
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est située à l'extérieur et à l'arrière de la surface 68. Entre la surface 68 et la surface 69, le plateau de pulvérisation est pourvu d'une gorge annulaire dirigée vers l'extérieur 70, utile lorsqu'on retire le plateau de pulvérisation de la tête de pulvérisation aprè avoir enlevé l'écrou à jupe.
La face avant de la bride de serrage de l'écrou à jupe est définie par une surface intérieure tronconique 71 inclinée vers l'arrière dans un sens dirigé radialement vers l'intérieur, une sur face tronoonique extérieure 72 inclinée vers l'arrière dans un sens dirigé radialement vers l'extérieur sous un angle semi-vertical de 45 , et une surface plane annulaire étroite 73 entre les surfa- ces 71 et 72.
Pendant la marche du brûleur, l'huile est amenée sous pression à travers le tuyau d'alimentation à l'organe d'accouple- ment 21, passe à travers les passages 53, 51 et 45 et pénètre dans la chambre de tourbillonnement 41 à traversles fentes 42 de façon à tourbillonner dans cette chambre. Une certaine partie de l'huile ou toute l'huile avance, tout en tourbillonnant autour de l'axe du pulvérisateur, à travers l'orifice de débit 46 et sort vers l'a- vant du plateau de pulvérisation sous forme d'une pulvérisation divergente dans de l'air de combustion qui, après avoir été intro- duit dans la boite à vent 4, peut par un réglage de clapets à air 8 être amené à passer à travers la lumière 2 pour pénétrer dans le foyer en quantité suffisante pour brûler l'huile pulvérisée.
Le brûleur peut fonctionner avec une r2circulation à tra- vers la sortie 48 de la chambre de tourbillonnement et des passages 50, 52 et 54 ainsi que du tuyau de retour de l'huile, d'une certaine partie de l'huile introduite dans la chambre de tourbillonnement 41 à travers les fentes 42. On peut voir que la vitesse d'écoulement de l'huile à travers les fentes 42, qui déter- mine dans la chambre de tourbillonnement la vitesse de tourbillon- nement de laquelle dépend l'efficacité de la pulvérisation, peut
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être maintenue élevée quélle que soit la vitesse de combustion de l'huile, et le brûleur peut ainsi fonctionner efficacement sur une gamme étendue.
Si l'extrémité avant de l'orifice de débit 46 est à niveau avec une face avant plane du plateau de pulvérisation, la pulvérisation d'huile divergente formée devant la tête de pulvérise tion aura la forme d'un cône dont l'angle de conicité près du pla- teau de pulvérisation dépendra du rapport établi entre la vitesse de tourbillonnement de l'huile sortant à travers l'orifice de débit et la vitesse axiale de cette huile. Cet angle peut être appelé angle de pulvérisation naturel. Le brûleur décrit est cons- truit pour un angle de pulvérisation naturel de 75 , lorsqu'il fonctionne normalement à pleine charge. L'angle de pulvérisation naturel à pleine charge peut être appelé angle de pulvérisation normal. Il est à remarquer que l'angle de la sortie tronconique évasée 61 est identique à l'angle de pulvérisation normal du brûleur.
Un brûleur à recirculation ayant un angle de pulvérisa- tion naturel de 75 à pleine charge, lorsqu'on le fait fonctionner pour obtenir une pulvérisation efficace, aura un angle de pulvérisa- tion naturel beaucoup plus grand aux charges faibles, par exemple de 100 au quart de la charge complète. Le brûleur représenté a un angle de pulvérisation réel de 75 à pleine charge et lorsqu'on le fait fonctionner pour obtenir une pulvérisation effi- cace, les angles de pulvérisation réels aux faibles charges sont relativement légèrement sapérieurs à 75 , par exemple l'angle de pulvérisation réel peut être de 80 à un quart de la charge. Le bord vif annulaire 62 contribue à assurer une séparation complète de l'huile du plateau de pulvérisation sur une gamme de charges étendue.
Comme l'angle de pulvérisation n'augmente pas fortement lorsque la charge diminue, la probabilité, lorsque la tête de pulvé-
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risation est axialement calée dans une position appropriée pour un fonctionnement aux charges élevées, de voir la pulvérisation d'huil aux faibles charges heurter la matière réfractaire du foyer à la lumière 2, à moins de déplacer la tête de pulvérisation, est ré- dui te.
L'huile ne tend pas à se carboniser sur la sortie évasée 61 et l'orifice de débit 46 reste dégagé. Un courant d'air con- vergeant vers l'avant et vers l'intérieur et s'écoulant vers la pulvérisation d'huile a tendance à se former sur la surface tron- conique 68 et tend à empêcher l'huile de s'étaler sur cette sur- face et dans la gorge 64 au lieu de se détacher d'elle-même du plateau de pulvérisation. Ce courant d'air est favorisé par la sur- face inclinée 72 de l'écrou à jupe. Il est à remarquer que parti- quement toute la surface dirigée vers la partie rayonnante du foyer est inclinée et forme un angle aigu avec l'axe du brûleur.
La chaleur rayonnante absorbée tombe ainsi sur une rurface relativement étendue qui est balayée et refroidie par un courant d'air et cette particularité réduit également le risque de carbonisa tion de l'huile sur la tête de pulvérisation.
La Fig. 6 est une coupe verticale d'une variante de plateau de pulvérisation 81 pour un brûleur à recirculation sembla- ble à celui décrit avec référence aux Figs' 1 à 5. Le plateau de pulvérisation 81 diffère du plateau de pulvérisation 32 en ce qu'il est construit de façon à fonctionner avec une pression plus élevée dans la chambre de tourbillonnement du brûleur à pleine charge, et le diamètre de l'orifice de débit est ainsi inférieur au diamètre de l'orifice de débit 46.
La sortie 83 qui s'évase tronconiquement vers l'extérieur à partir de l'orifice de débit 82 a un angle semi-vertical de 37,5 et son diamètre à son extrémité avant est inférieur au diamètre correspondant à l'extré- mité avant de la sortie 61- Deux gorges annulaires en V 86 et 88 sont ménagées entre le bord vif 84 à l'extrémité avant de la
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sortie 83 et une surface annulaire 85 qui s'incline tronconique- ment vers l'arrière dans un sens dirigé radialement vers l'exié- rieur et qui correspond à la surface 68; un bord vif annulaire
89 est prévu entre la gorge intérieure 86 et la Forge extérieure 8 et un bord vif annulaire 90 est prévu entre la gorge extérieure
88 et la surface annulaire 85.
Les bords 89 et 90 sont situés dans un plan placé devant le plan du bord effilé 84. Il est à remarquer qu'on évite les surfaces du plateau de pulvérisation perpendiculaires à l'axe du brûleur et dirigées vers les radiation: du foyer.
Les Figs. 7 et 8 se réfèrent à la tête pulvérisatrice d'un brûleur à huile fonctionnant simplement avec une variation de la pression de l'huile qui lui est fournie. L'huile est intro- duite à l'intérieur d'un fût 101 dont l'extrémité avant est filetée pour recevoir la partie arrière d'une tête distributrice 102.
L'extrémité avant de la tête distributrice 102 est filetée pour recevoir un écrou à jupe 103 semblable à l'écrou 33 du brûleur à huile à recirculation décrit avec référence aux Figs 1 à 4. Un plateau de pulvérisation 105 est serré entre la bride de serrage 104 ménagée à l'extrémité avant de l'écrou à jupe 103 et l'extrémi- té avant de la tête distributrice 102 et procure un orifice de débit d'huile 106 communiquant avec une chambre de tourbillonne- ment 107.
La chambre de tourbillonnement se rétrécit vers l'orifice de débit tronconiquement vers l'intérieur et vers l'avant, et a un angle semi-vertical de 45 à partir d'une partie arrière de la chambre de tourbillonnement qui est définie par une paroi cylindrique 108. L'huile peut pénétrer dans la chambre de tourbilloi nement par une série de quatre fentes à section carrée 109 creusées dans la face arrière du plateau de pulvérisation, qui sont presque tangentielles par rapport à la paroi cylindrique de la chambre de tourbillonnement 108.
Les extrémités extérieures des fentes comru-
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niquent avec un canal annulaire 110 ménagé dans la face avant de la plaque distributrice, ce canal étant alimenté d'huile à travers une série de passages 111 parallèles à l'axe du brûleur et partant d'un passage axial commun 112 ménagé dans la tête distributrice qui est en communication avec l'intérieur du fût 101.
La face avant du plateau de pulvérisation est façonnée de façon à procurer une sortie évasée tronconique 113 à partir de l'or. fice de débit 106, la sortie ayant un angle semi-vertical de 37,5 et se terminant par un bord vif 114 sur le côté extérieur duquel est prévue une gorge annulaire en V 115 ouverte à 60 un bord vif 116 est prévu sur le côté extérieur de la gorge 115 à l'extrémité avant d'une surface annulaire 117 qui s'incline de façor tronconique, sous un angle semi-vertical de 45 vers l'arrière et radialement vers l'extérieur. Le bord 116 s'étend vers l'avant au-delà du bord effilé 114 La face intérieure 118 de la bride de serrage de l'écrou à jupe est biseautée de façon à se conformer à la surface annulaire 117 du plateau de pulvérisation.
Comme dans le cas du brûleur des Figs. 1 à 5, la probabi- lité d'une carbonisation de l'huile sur les surfaces de la tête de pulvérisation tournée vers la partie rayonnante du foyer est réduite ou évitée.
La Fig. 9 est une coupe verticale de la tête de pulvé- risation d'un brûleur à huile du type à plongeur. L'huile destinée à la tête de pulvérisation est introduite à travers un fût 121 dont l'extrémité avant est filetée pour recevoir un écrou à jupe 122 pourvu à son extrémité avant d'une bride de serrage 123. Un pla- teau de pulvérisation 125 est serré entre la bride de serrage 123 et l'extrémité avant 124 du fût 121 et procure un orifice de déchar- ge d'huile 126 partant d'une chambre de tourbillonnement 127.
La chambre de tourbillonnement se rétrécit vers l'orifice de décharge tronconiquement vers l'intérieur et vers l'avant, avec un angle semi-vertical de 45 , depuis une partie arrière de
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cette chambre qui est définie par un prolongement cylindrique arrière 128 du plateau de pulvérisation et par la sur- face avant d'un plongeur 129 qui occupe une partie de l'espace prévu dans le prolongement cylindrique 128.
Le plongeur 129 fait corps avec une broche de commande 130 qui s'étend axialement par rap. port au fût 121 et qui est pourvue à son extrémité extérieure d'un dispositif (non représenté) comprenant un soufflet d'étanchéité et un ressort de rappel agencés de façon que la position axiale du plon geur dépende de la pression de l'huile introduite dans l'espace 131 prévu entre la broche et le fût, le plongueur avançant à mesure que la pression de l'huile diminue. L'espace 131 communique avec l'espace 132 séparant le prolongement 128 du plateau de pulvérisa- tion du fût 121, des lumières 133 partant de ce dernier espace pour déboucher dans l'espace prévu à l'intérieur du prolongement du plateau de pulvérisation.
Les lumières 133 pénètrent dans l'espace approximativement tangentiellement et sont axialement réparties de sorte que lorsque le plongeur se déplace axialement vers l'avant, certaines lumières soient recouvertes. Le nombre de lumières actives augmente, d'autre part, lorsque le plongueur se déplace axialement vers l'arrière par suite d'une augmentation de la pression de l'huile.
La face avant du plateau de pulvérisation 125 est sembla- ble à celle du plateau de pulvérisation 32 du brûleur décrit avec référence aux Figs. 1 à 5, l'angle semi-vertical de la sortie éva- sée 134 partant de l'orifice de débit étant cependant différent.
Ainsi, l'angle semi-vertical de la surface de la sortie tronconique évasée partant de l'orifice de débit est de 30 .
L'écrou à jupe est identique dans la forme des surfaces dirigées vers la chaleur du foyer, à l'écrou à jupe 33 du brûleur décrit avec référence aux Figs. 1 à 5.
Le brûleur est construit pour un angle de pulvérisation normal, défini plus haut, d'environ 68 . L'angle de la sortie évasée est de 60 .
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Lorsqu'une pression d'huile suffisamment faible est appliquée au brûleur par rapport à celle qui correspond à la charge pleine, le plongeur occupe une position différente et plus avancée dans laquelle certaines lumières sont recouvertes. La quantité d'huile réduite qui pénètre dans la chambre de tourbillonnement le fait ainsi à travers un nombre de lunières inférieur au nombre total, la vitesse de tourbillonnement de l'huile dans la chambre étant ainsi supérieure à la vitesse à pleine charge et l'efficacité du pulvérisateur étant ainsi automatiquement maintenue aux charges faibles.
Un brûleur du type à plongeur ayant un angle de pulvé- risation naturel de 68 à pleine charge possède un angle de pulvéri- sation naturel beaucoup plus grand aux charges faibles, par exemple de 90 à un quart de la charge complète. Le brûleur représenté a un angle de pulvérisation réel de 68 à pleine charge et des angles de pulvérisation réels aux charges faibles relativement légè- rement supérieurs à 68 , par exemple l'angle de pulvérisation réel peut êtrede 75 à un quart de la charge complète.
Comme dans le cas du brûleur décrit avec référence aux
Figs. 1 à 5, le risque d'une carbonisation de l'huile sur les surfaces de la tête de pulvérisation tournées vers la partie rayon- nante du foyer est réduit ou évité.
REVENDICATIONS. l.- Plateau de pulvérisation de brûleur à combustible liquide, caractérisé en ce qu'une sortie évasée qui se termine par un bord vif annulaire s'étend vers 1'extérieur à partir de l'ori- fice de débit de combustible.
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Improvements to liquid fuel burners.
The present invention relates to pressurized spray type liquid fuel burners. These burners usually have a spray head comprising a spray plate with a precisely bored fuel flow port and communicating with a swirl chamber, the forward end of the flow port being. level with a flat front surface of the spray deck.
Any liquid fuel spilling from the flow opening onto the spray surface facing the radiant heat emitted by the ignited fireplace, and onto adjacent parts of the spray head, is harmful, because it can lead to the formation of carbon, the deterioration of the atomization and the need to stop the burner frequently so that it can be removed and
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clean.
Another difficulty, encountered more particularly with burners of the kind in which the rate of vortex of the fuel at the flow port can be maintained to ensure efficient spraying although the amount of fuel delivered can be substantially reduced is the considerable variation in the angle of the spray emitted by the burner between maximum and minimum load states, which can cause the fuel to strike the refractory mouth of the burner lumen; increasing the angle of the spray can also result in oil spilling out of the flow port.
The object of the present invention is to provide a burner spray tray, as well as a burner including a spray tray, which reduce or eliminate the risk of harmful carbonization of the fuel on the spray head.
A further object of the invention is to provide a pressurized spray burner capable of operating efficiently over a wide range of loads with only slight variation in the spray angle.
The present invention includes a liquid fuel burner spray deck characterized in that a flared outlet which terminates in an annular sharp edge extends outward from the fuel flow port.
The invention also comprises a liquid fuel burner of the pressure spray type comprising a spray plate, characterized in that an outlet, which widens in a frustoconical fashion forming an angle close to the spray angle. normal burner, extends outward from the fuel flow port.
The invention also comprises a liquid fuel burner of the pressure spray type, comprising a spray plate., Characterized in that a flared outlet yes terminates in an annular sharp edge extending outwardly at
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from the fuel flow port and in that the outer face of the spray plate is provided externally with an annular groove concentric with the axis of the flow port with an annular surface inclined backwards in a direction directed radially outwards.
The annular sharp edge provided at the end of the tapered outlet which extends outward from the flow port promotes separation of the liquid fuel from the spray deck. When the outer face of the spray tray is provided on the outside with an annular groove having an annular surface inclined rearwardly in a radially outward direction, this annular face promotes the flow of the spray. air on the spray deck which tends to prevent liquid fuel from spreading away from the annular sharp edge; the annular surface may advantageously be frustoconical and have a semi-vertical angle situated in the allan range of 30 to 45.
A flared frustoconical outlet having a vertical angle close to the normal spray angle of the burner does not or little interferes with the full load spraying conditions, and the tendency to coking on such an outlet is zero or low. Such output further serves to control the increase in the spray angle which would otherwise likely occur in the case of burners where the swirl rate of the fuel can be maintained to ensure efficient spraying although the amount of fuel delivered can be significantly reduced. The angle of the frustoconical outlet is preferably in the range of from below the normal spray angle of the burner to above the normal spray angle.
If it is desired to control particularly tightly the increase in the spray angle, the vertical angle of a flared frustoconical outlet should be the same or less than the normal spray angle.
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the burner; it has been found that if the normal spray angle of a recirculating oil burner capable, at full load, of not burning more than one thousand pounds (453 kg) per hour is 75 to 80, A burner with a suitably limited variation in spray angle is obtained if the vertical angle of the flared outlet is between 65 and 70, while if the normal spray angle of a recirculating oil burner capable of full load of burning 1500 to 3500 pounds (680 to 1360 kg) per hour is 75 to 80,
a burner is obtained having a variation in the spray angle suitably limited if the vertical angle of the flared outlet is 75 to 80; and if the normal spray angle of a plunger-type oil burner capable at full load of burning 1000 to 3000 pounds (453 to 1360 kg) per hour is 68, a burner is obtained with a variation of l Properly limited spray angle if the vertical angle of the flared outlet is 60.
The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic sectional elevation of an embodiment of a recirculating oil burner with a lumen provided in a wall of the fireplace; Fig. 2 is an elevational view, partly in section, of the oil burner; Fig. 3 is a sectional elevation, on a larger scale, of the front portions of the burner comprising the spray head of FIG. 4 is a separate view, on a larger scale, of the spray deck shown in FIG. 3; FIG. 5 is an end elevational view of the spray plate of FIG. 4; Fig. 6 is a vertical section of an alternative spray tray;
Fig. 7 is a vertical section of the front parts,
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comprising the spray head, of an oil burner operating simply by varying the pressure of the oil supplied to it; Fig. 8 is an end elevational view of the spray plate shown in FIG. 7; and, FIG. 9 is a vertical section through the front parts, including the spray head, of a plunger type oil burner.
In Figs. 1 to 5, of the drawings, a recirculating oil burner 1, the details of the spray head of which will be described below, is mounted so that its flame passes through a slot 2 formed in a hearth wall 3.
The admission to the lumen of the combustion air coming from a windbox 4 is controlled by an air damper 5 which consists of a circular outer plate 6 bolted to the wall of the windbox, a frame 7 located near the wall of the fireplace carrying a peripheral series of air valves mounted on pivots 8, and between the frame 7 and the outer plate 6 a cylindrical spacer casing 9 open at its end adjacent to the fireplace; the combustion air cannot reach the lumen without passing through the air valves whose angular position around their pivots can be adjusted by a crank 10 which can be used to rotate the air valves through a control pin, appropriate pinions and linkages.
The burner spray head 11 is wedged in the lumen by an assembly 12 composed of an outer barrel 13 and an interior barrel 14 which extend axially to the frame 7 of the air register and to the casing d. 'spacers 9 which pass through an insulating wall 15 of a small casing 16 mounted in the spacing casing and which are fixed in a member 17 which can be pressed against a coupling member 21 by a screw 22 acting in a coupling bracket 23.
The barrel 12 extends in a spacer tube 24 fixed at its rear end in the coupling member 21 and carrying at its front end a wing wheel 25 placed in
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the thong and capable of reducing, in the vicinity of the spray head, the speed of the air which passes through this spray head.
The front end of the inner barrel 14 is surrounded by a rear cylindrical part 26 of a distributor head 27, the front end of which 28 forms a flange 29 fitted in the outer end of a recess 30 made in the outer barrel. 13. A disc-shaped spacer 31 of the same diameter as the recess 30 is in contact with the dispensing head and is located in front thereof, and a spray plate 32 also of the same diameter as the. recess 30 is placed in contact with and in front of the spacer.
The distributor head 27, the spacer plate 31 and the spray plate 32 are fixed in place with respect to the outer barrel 13 by a skirt nut 33 threaded so as to be screwed onto the threaded front end of the outer barrel. 13 and which, at its front end 34, is provided with a clamp 35 which provides a rearwardly directed surface 36 suitable for attacking the spray deck.
The spray plate 32 and the spacer 31 define the front and rear portions respectively of a swirl chamber 41 for the oil. The oil can enter the swirl chamber 41 through a series of six slots of square section 42 cut in the rear face of the spray plate and almost tangential to the swirl chamber. The outer ends of the slits 42 communicate by openings 43 in the spacer plate 31, an annular recess 37 in the front face of the flange 29 of the dispensing head 27 and openings 44 in the flange 29, with a passage 45 connecting the interior and exterior barrels.
The swirl chamber tapers in a frustoconical fashion forward and radially inward toward a flow port 46 defined by a small cylindrical wall 47 as well as backward, radially inward, toward a
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outlet 48 in communication via another annular recess 38 and other openings 49 made in the distributor head 27 with the central passage 50 of the inner barrel 13.
The passages 45 and 50 communicate respectively by the intermediary of passages 51 and 52 formed in the member 17 with the passages 53 and 54 formed in the coupling member 21 to which are attached supply and supply pipes. oil drain (not shown).
The front and inner truncated cone of the swirl chamber has a semi-vertical angle of 45 and the discharge port 46 is reamed and has a diameter of 0.1405 inch (3.568mm) and a cylindrical wall length of. 0.01312 inch (0.3332mm).
The front face of the spray deck is shaped to provide a flared outward exit 61 from the flow port 46, the surface of which is polished and is frustoconical with a semi-vertical angle of 37.5 and an axial length of 0.115 inch (2.921 mm). The flared outlet terminates in a tapered annular edge 62 defined by the frustoconical surface of the outlet and by a forward and inward frustoconical surface 63 having a semi-vertical angle of 22.5; the tapered edge 62 is thus inclined at 60.
The forward and inward inclined surface 63 defines the inner face of an annular V-shaped groove 64 whose outer face 65 diverges forward and outwardly tronconi only at a semi-vertical angle of 37 , 5. The outer face of the groove 65 extends to a narrow planar annular face 66 of a forward annular rib 67 provided on the spray plate, this rib extending axially forwardly beyond the edge. sharp 62, to which the rib thus provides some protection. The rib 67 is situated between the groove 64 and an annular surface 68 which tilts frustoconically towards the rear in a direction directed radially towards the outside; the semi-vertical angle of the surface 68 is 45.
The surface 36 provided on the flange of the skirt nut 35 engages a surface 69 of the spray plate which
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is located outside and behind the surface 68. Between the surface 68 and the surface 69, the spray tray is provided with an outwardly directed annular groove 70, useful when removing the tray. from the spray head after removing the skirt nut.
The front face of the skirt nut clamping flange is defined by a frustoconical inner surface 71 inclined rearwardly in a direction directed radially inward, an outer truncated surface 72 inclined rearwardly in a direction. direction directed radially outward at a semi-vertical angle of 45, and a narrow annular planar surface 73 between surfaces 71 and 72.
During operation of the burner, the oil is brought under pressure through the supply pipe to the coupling member 21, passes through the passages 53, 51 and 45 and enters the swirl chamber 41 at through the slits 42 so as to swirl in this chamber. Some or all of the oil advances, while swirling around the axis of the sprayer, through the flow port 46 and exits the front of the spray plate as a divergent spraying in combustion air which, after having been introduced into the air box 4, can by adjusting the air valves 8 be made to pass through the lumen 2 to enter the hearth in sufficient quantity to burn off the sprayed oil.
The burner can be operated with a circulation through the outlet 48 of the swirl chamber and the passages 50, 52 and 54 as well as the oil return pipe, of a certain part of the oil introduced into the chamber. swirl chamber 41 through the slots 42. It can be seen that the speed of oil flow through the slots 42, which in the swirl chamber determines the swirl speed upon which the efficiency depends. spray, can
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be kept high regardless of the oil burning rate, and the burner can thus operate efficiently over a wide range.
If the front end of the flow port 46 is flush with a planar front face of the spray deck, the diverging oil spray formed in front of the spray head will be in the shape of a cone with an angle of Taper near the spray plate will depend on the relationship established between the swirl speed of the oil exiting through the flow port and the axial speed of that oil. This angle can be called the natural spray angle. The burner described is constructed for a natural spray angle of 75 when operating normally at full load. The natural spray angle at full load may be referred to as the normal spray angle. It should be noted that the angle of the flared frustoconical outlet 61 is identical to the normal spray angle of the burner.
A recirculating burner having a natural spray angle of 75 at full load, when operated for effective spraying, will have a much larger natural spray angle at low loads, for example 100 to quarter of full charge. The burner shown has an actual spray angle of 75 at full load and when operated to achieve efficient spraying the actual spray angles at low loads are relatively slightly less than 75, for example the angle of spray. actual spray can be 80 to a quarter of the load. Annular sharp edge 62 helps ensure complete oil separation from the spray deck over a wide range of loads.
Since the spray angle does not increase sharply with decreasing load, the likelihood, when the spray head is
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rization is axially wedged in a position suitable for operation at high loads, the oil spray at low loads hitting the refractory of the hearth in light 2, unless the spray head is moved, is reduced. .
The oil does not tend to carbonize on the flared outlet 61 and the flow orifice 46 remains clear. A stream of air converging forward and inward and flowing towards the oil spray tends to form on the truncated surface 68 and tends to prevent the oil from spreading. on this surface and in the groove 64 instead of detaching itself from the spray plate. This air flow is promoted by the inclined surface 72 of the skirt nut. It should be noted that in part the entire surface directed towards the radiating part of the hearth is inclined and forms an acute angle with the axis of the burner.
The absorbed radiant heat thus falls on a relatively large area which is swept and cooled by a current of air and this feature also reduces the risk of carbonization of the oil on the spray head.
Fig. 6 is a vertical section of an alternative spray tray 81 for a recirculating burner similar to that described with reference to Figs 1 to 5. The spray tray 81 differs from the spray tray 32 in that it is constructed to operate with higher pressure in the swirl chamber of the full load burner, and the diameter of the flow orifice is thus smaller than the diameter of the flow orifice 46.
The outlet 83 which flares outwardly frustoconically from the flow port 82 has a semi-vertical angle of 37.5 and its diameter at its front end is less than the diameter corresponding to the front end. of the outlet 61- Two annular V grooves 86 and 88 are formed between the sharp edge 84 at the front end of the
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outlet 83 and an annular surface 85 which tilts frustoconically rearward in a direction directed radially outward and which corresponds to surface 68; an annular sharp edge
89 is provided between the inner groove 86 and the outer Forge 8 and an annular sharp edge 90 is provided between the outer groove
88 and the annular surface 85.
The edges 89 and 90 are situated in a plane placed in front of the plane of the tapered edge 84. It should be noted that the surfaces of the spraying plate perpendicular to the axis of the burner and directed towards the radiation of the hearth are avoided.
Figs. 7 and 8 refer to the spray head of an oil burner operating simply with a variation in the pressure of the oil supplied to it. The oil is introduced inside a drum 101, the front end of which is threaded to receive the rear part of a distributor head 102.
The front end of the dispenser head 102 is threaded to receive a skirt nut 103 similar to the nut 33 of the recirculating oil burner described with reference to Figs 1 to 4. A spray plate 105 is clamped between the flange. clamp 104 provided at the front end of the skirt nut 103 and the front end of the distributor head 102 and provides an oil flow port 106 communicating with a swirl chamber 107.
The swirl chamber tapers towards the flow port frustoconically inward and forward, and has a semi-vertical angle of 45 from a rear portion of the swirl chamber which is defined by a wall. cylindrical 108. Oil can enter the swirl chamber through a series of four square-section slots 109 cut into the rear face of the spray plate, which are nearly tangential to the cylindrical wall of the swirl chamber 108 .
The outer ends of the slits comru-
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nique with an annular channel 110 formed in the front face of the distributor plate, this channel being supplied with oil through a series of passages 111 parallel to the axis of the burner and starting from a common axial passage 112 formed in the head dispenser which is in communication with the interior of the barrel 101.
The front face of the spray tray is shaped to provide a tapered flared outlet 113 from the gold. flow rate 106, the outlet having a semi-vertical angle of 37.5 and terminating in a sharp edge 114 on the outer side of which is provided an annular V-groove 115 open to 60 a sharp edge 116 is provided on the side outside of the groove 115 at the front end of an annular surface 117 which tilts frustoconically, at a semi-vertical angle of 45 rearward and radially outward. Edge 116 extends forward beyond tapered edge 114 The inner face 118 of the skirt nut clamp flange is bevelled to conform to the annular surface 117 of the spray deck.
As in the case of the burner of Figs. 1 to 5, the likelihood of oil charring on the surfaces of the spray head facing the radiating part of the hearth is reduced or avoided.
Fig. 9 is a vertical section through the spray head of a plunger type oil burner. The oil intended for the spray head is introduced through a barrel 121, the front end of which is threaded to receive a skirt nut 122 provided at its front end with a clamping flange 123. A spray plate 125 is clamped between the clamp 123 and the front end 124 of the barrel 121 and provides an oil discharge port 126 from a swirl chamber 127.
The swirl chamber tapers towards the discharge port frustoconically inward and forward, at a semi-vertical angle of 45, from a rear portion of
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this chamber which is defined by a rear cylindrical extension 128 of the spray plate and by the front surface of a plunger 129 which occupies part of the space provided in the cylindrical extension 128.
The plunger 129 is integral with a control pin 130 which extends axially in relation to. port to the barrel 121 and which is provided at its outer end with a device (not shown) comprising a sealing bellows and a return spring arranged so that the axial position of the plunger depends on the pressure of the oil introduced in the space 131 provided between the spindle and the barrel, the plunger advancing as the oil pressure decreases. The space 131 communicates with the space 132 separating the extension 128 of the spraying tray from the barrel 121, slots 133 extending from the latter space to open into the space provided inside the extension of the spraying tray.
The lumens 133 enter the space approximately tangentially and are axially distributed so that as the plunger moves axially forward some lumens are covered. The number of active lumens increases, on the other hand, as the plunger moves axially rearward due to an increase in oil pressure.
The front face of the spray tray 125 is similar to that of the burner spray tray 32 described with reference to Figs. 1 to 5, however, the semi-vertical angle of the flared outlet 134 from the flow port is different.
Thus, the semi-vertical angle of the surface of the flared frustoconical outlet from the flow port is 30.
The skirt nut is identical in the shape of the surfaces directed towards the heat of the furnace, to the skirt nut 33 of the burner described with reference to Figs. 1 to 5.
The burner is constructed for a normal spray angle, defined above, of approximately 68. The angle of the flared outlet is 60.
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When a sufficiently low oil pressure is applied to the burner compared to that which corresponds to the full load, the plunger occupies a different and more advanced position in which certain lumens are covered. The reduced amount of oil entering the swirl chamber thus does so through a lower number of lunches than the total number, thereby the swirling speed of the oil in the chamber being greater than the full load speed and the sprayer efficiency is thus automatically maintained at low loads.
A plunger type burner having a natural spray angle of 68 at full load has a much larger natural spray angle at low loads, for example 90 to one-quarter full load. The burner shown has an actual spray angle of 68 at full load and actual spray angles at low loads relatively slightly greater than 68, for example the actual spray angle may be from 75 to a quarter of full load.
As in the case of the burner described with reference to
Figs. 1 to 5, the risk of oil charring on the surfaces of the spray head facing the radiating part of the hearth is reduced or avoided.
CLAIMS. 1. A liquid fuel burner spray tray characterized in that a flared outlet which terminates in an annular sharp edge extends outwardly from the fuel flow port.