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" Brûleur "
La présente invention concerne un brûleur perfeo- tionné et en particulier un dispositif perfectionné d'allu- mage et de vaporisation pour brûleurs.
Les principaux objets de l'invention sont les suivants : - un dispositif d'allumage et de vaporisation électrique pour brûleurs consommant un combustible d'hy- drocarbure liquide; - un brûleur du type précité qui fonctionne à plein feu au bout d'aussi peu de temps que possible après l'allumage ; - un dispositif au moyen duquel la chaleur accu- mulée sert à la vaporisation initiale d'un notable volume d'hydrocarbure liquide au moment de la mise en Train;
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- un dispositif perfectionne faisant arriver l'air d'allumage et l'air cambrant dans un brûleur du type décrit! - un dispositif formant une nappe ou écran pro- teoteur d'air autour de la cuvette du brûleur du type décrit, ce qui augmente le rendement du brûleur et rédui- sant au minimum les pertes de chaleur; - un dispositif perfectionne d'allumée et de vaporisation pour ces brûleurs, d'un fonctionnement effi- oace et facile à démonter pour le nettoyer et le réparer lorsqu'il est nécessaire de le faire; - un dispositif de cette nature en combinaison avec un brûleur du type dit à cuvette horizontale.
D'autres caractéristiques de l'invention appa- raîtront au fur et à mesure de la description détaillée qui en est donnée ci-après avec le dessin ci-joint à l'appui sous forme plus ou. moins schématique et sur le- quel : s la fig. 1 est une coupe verticale passant par l'axe du brûleur; la fig. 2 est une élévation en bout partielle du brûleur de la fig. 1 qui comporte le dispositif de vaporisation, mais non l'élément d'allumage électrique, et la fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
Les mômes éléments sont désignés par les mêmes références sur toutes les figures.
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La fig. 1 représente un brûleur du type à cuvet- te horizontale qui peut Atre monté sur ur. dispositif de chauffage quelconque approprié, fourneau ou four non re- présenté. Les dispositifs de montage du brûleur sur un appareil de chauffage peuvent être de formes très diver- ses, ne font pas partie de l'invention par elles-mêmes et par suite ne sont pas représentés en détail. Mais il doit être bien entendu que le brûleur de la fig. 1 peut être monté dans une position appropriée par rapport à un appa- reil de chauffage ou fourneau de façon à diriger la flam- me du brûleur dans l'appareil de chauffage ou fourneau, ou dans un échangeur de chaleur approprié.
Le brûleur comporte d'une manière générale à une extrémité un appareil d'all@mage désigné par A d'une manière générale sur la fig. 1, et portant un dispositif d'allumage décrit plus loin et logé dans une chambre com- muniquant avec l'intérieur d'un vaporiseur disposé sui- vant l'axe longitudinal de la cuvette, mais lui-même dans une zone relativement froide. Il doit être bien entendu que le combustible à brûler arrive par un tuyau d'admis- sion 14c du combustible liquide à l'intérieur de la cham- bre d'allumage. Celle-ci comporte une paroi inférieure 14a et un rebord ou déversoir 14b qui forme une masse de com- bustible liquide adjacente au dispositif d'allumage décrit plus loin.
Le combustible se déverse en passant sur le re- bord 14b et (.iule sur le fond 12 du dispositif de vapori- sation, dans lequel il se vaporise, puis passe par son ouverture supérieure et arrive à l'intérieur de la cuvette et y brûle.
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Ainsi qu'on le verra plus loir, l'allumage est provoqué par le combustible liquide qui coule par l'orifi- ce d'admission 14c. Les détails du réglage du débit du combustible liquide ne font pas partie par eux-mêmes de l'invention et par suite il est inutile de les déorire.
Mais il doit être bien entendu qu'un dispositif à la main ou automatique peut servir à faire arriver un courant de combustible liquide derrière le rebord 14b lorsqu'on dési- re faire fonctionner l'appareil de chauffage.
Ainsi qu'on le verra plus loin, un élément de chauffage ou résistance 25 reçoit du courant en permanen- ce, mais ne consomme qu'une faille quantité d'énergie.
Il peut oependant accumuler de la chaleur dans les por- tions adjacentes du brûleur, telles que la mèche 22 et son support tubulaire 21. Les dimensions relatives des éléments sont choisies de façon que lorsque le combust- ble liquida commence à coulor, il forme uae masse peu profonde derrière le rebord 14b, la chaleur accuzulée le vaporise et la résistance 25 l'allume. Ce dispositif d'allumage est décrit plus loin sous forme plus détail- lée. Mais il doit être bien entendu que le brûleur peut fonctionner à plein feu au bout d'un intervalle de temps très court et que le temps qui s'écoule entre l'instant de l'allumage et la combustion à plein feu peut.. pas dépasser 45 secondes.
Le brûleur de la fig. 1 cohorte une enveloppe extérieure qui peut être cylindrique ou d'une forse géné- rale cylindrique et est désignée par 1. @lle contient plusieurs éléments d'écartement 1$, en forma de bradée
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qui peuvent être soudés ou fixés de toute autre manière sur la surface intérieure de l'enveloppe 1. Des éléments d'écartement en forme de saillies lb sont disposés sur ces bandes. La paroi du brûleur proprement dite, désignée d'u- ne manière générale par 2, est disposée dans l'enveloppe 1 et à une certaine distance à l'intérieur.
Une cloison ou écran intermédiair est disposé entre cette paroi et l'enveloppe extérieure 1 et est centré dans la position qu'on désire, par exemple par les saillies d'écartement lb des bandes d'écartemet la. Les bandes la peuvent ser- vir à retenir les éléments en position d'assemblage après qu'on a fait glisser la cloison ou écran intermédiaire 8 dans la position de la fig. 1. Par exemple on peut couder les extrémités le de la bande dans la position de retenue de la fig. 1. Le manchon ou cuvette 2 comporte à son ax- trémité ouverte une bride 2a dirigée en dehors et en face d'une bride correspondante dirigée en dedans lf de l'enve- loppe extérieure. Une bague de support 3 du brûleur com- porte une bride cylindrique 3a qui fait le tour du bord extérieur du manchon 1.
Une garniture appropriée 4 peut être fixée par des dispositifs de fixation appropriée 5, qui traversent la bride 2a. Les éléments de la cuvette peuvent être maintenue dans la position d'assemblage de la fig. 1 par des dispositifs quelconques appropriée. Une ba- gue extérieure de support 6 est retenue par un bourrelet le qui empêche son @@vemet de gauche à droite, mais com- @@ les dispositifs de fiction des éléments décrit@ ci- dessus sur un appareil de chauffage approprié ne fent pas partie de l'invention,, Ils ne sont pas représentée.
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La paroi du manchon intérieur 2 du brûleur compor- te plusieurs orifices d'entrée d'air primaire 2b, qui sont disposée sur plusieurs rangées périphériques à diverses distances de l'extrémité de la cuvette. Il doit être bien entendu qu'il se forme dans un brûleur de ce type un mélan-
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ge riche par l'évaporation d'un hj .>l'ocarbure 4.quide du fait que la combustion commence déjà @ns le brûleur. Ce mélange riche brûle ensuite par l'arrivée d'air secondaire. Dans la forme de construction décrite, l'air secondaire arrive par une rangée d' orifices d'admission d'air secondaire 2c disposée au voisinage de 1'extrémité ouverte de la cuvette ainsi formée.
On peut considérer q# l'air arrive dans le brû- leur en sortant d'une ohambre périphérique initiale d'équi- libre X dans laquelle l'air peut arriver par une conduite d'admission 7 en venant d'un ventilateur commandé par un moteur ou de toute autre manière. Cette chambre d'équili- bre X se prolonge autour d'une cloison do forme général- cylindrique 16 percée d'un ou plusieurs trous 16a de seo- tion relativement faible par lesquels s'écoule l'air de
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l'allumage du brûleur. L'air néc:3eaire au corps du brd- leur et celui qui alimente les orifices dtadmissian d'air primaire 2b et d'air secondai) . 2c arrive autour de la cloison au écran intermédiaire 8 décrit ci-dessus dans une seconde chambre d'équilibre périphérique Y.
La seconde chambre entoure l'extérieur de paroi de la cuvette 2
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et =1181'1iqlle dimwaxnt avec 14o orifices d'adaiasion d'air ..oz4oau. 2g, 19-tir aliientam les or11"108s d'ad- aisoion d'air pr1..',... 2 -8e en sens lnYer88 dans l'in-
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ter.alle entre la cloison interuiédiaire ou écran 8 .et l'extérieur de la pari de la cuvtte 2.
La combustion @tant à plein feu, un mélange ri- che d'hydrocarbure vaporisé et d'air primaire passe devant les orificec d'admission d'air secondaire 2c et la combus- tion a lieu à l'endroit ou au-delà de ces orifices et la flamme passe dans le trou central d'une couronne appr-
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pr14e y ,,4,tée d'une manière appropriée sur la couronr.e de support 3. Il p"!:\t être avantageux de faire arriver '-'1 c;uran' d'air en mouvement dans la direction des orifices d'admission d'air secondaire 2c. A cet effet, une couronne de déviation 10 comporte une bride directrice 10a sur la même ligne que des orifices d'admission d'air supplémen- taire 2d de la paroi latérale de la cuvette ou manchon intérieur 2.
L'autre extrémité de la cuvette, à gauche de la fig. 1, comporte en combinaison une plaque de bout et un évaporateur. La plaque de bout 11 supporte un dispositif
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évap:ratel11" ou rigole 12 représenté en coupe sur la fig. 3. L'élécent l: Jt fermé à une 2xtrémité 12a, mais com- porte en haut une ouverture entourée par une paroi inter- médiaire 12b et des parois latérales 12c disposées entre la paroi 12b et la plaque postérieure ou de fermeture 11.
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On remarquera que l'intervalle entre la cuvette et les barde je pirois latéreies 12ç augmente d'avant en arrière ou verf la gauche de la cuvpr-te. L'élément d'évaporateur 114111111.,..' uno chambre da;;,, 1:< ¯,:,rtie formée par un prolon- geant extérieur 14 p8%'tr"lt de la plaque arrière 11. Ce prolongement eom,rte vi!.i paroi inférieure 14a à rebord
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14b, qui forme un déversoir retenant le combuetible liqui- de qui arrive par une tubulure 14c d'un tuyau d'alimenta- tion quelconque approprié 14d. La paroi supérieure de la chambre 14 comporte des orifices d'admission d'air 14e inclinés en avant qui font arriver l'aJr de haut en bas et d'arrière en avant dans la direction d'un allumoir décrit plus loin.
Un ou plusieurs orifices d'admission d'air ad- ditionnels, tels que 14g peuvent faire passer de l'air travers la plaque postérieure 11 et de haut en bas et en avant dans la chambre de vaporisation par l'ouverture entou rée par les parois 12b et 12c Le prolongement 14 de la pla- que postérieure 11 comporte une portion tubulaire 15 Juver- te à l'extrémité et inclinée de bas en haut et logeant l'al- lumoir décrit plus loin.
Le dispositif évaporateur est @@- si entouré par un écran 16 percé d'un ou plusieurs orifices d'admission d'air 16a et l'extrémité postérieure ou de gau- che du manchon extérieur est fermée par la couvercle préci- té ld qui comporte une portion tubulaire 18 entourant à une certaine distance le prolongement tubulaire 15 de l'évapo- rateur ou plaque postérieure 15. Par exemple, une bague de serrage 19 est fixée sur la plaque postérieure par des bou- lons appropriés 20 et serre une bride inférieure appropriée 2e du manchon intérieur ou paroi latérale 2 de la cuvette.
La plaque postérieure 11 peut ainsi se démonter sous forme monobloc de la cuvette, une fois démontés l'allumoir et le couvercle ld de l'extrémité extérieure. L'élément monobloc démontable camporte donc la plaque postérieure il, l'allu- moir décrit plus loin et l'ensemble de la chambre de vapo- risation. Ainsi qu'on le verra plus loin., l'ensemble de
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l'aliamoin peut aussi se démonter séparément de l'ensem- ble de vaporisation, après avoir retiré le couvercle de l'extrémité ld et avant de débuter l'ensemble de vapori- sation du brûleur.
Les dimensions relatives des éléments sont choisies de façon à pouvoir retirer la paroi 12b de l'évaporateur par la bague 19, qui elle est maintenue en place par un bourrelet approprié 2 lorsqu'on démonte l'ensemble. Les boulons 20 peuvent être fixée en parma - nenoe sur la bague 19 et comportent des écrous appropriée 20a accessibles de l'extérieur, dès que le couvercle ld a été enlevé. Bien entend-,, le t,,rau d'alimentation en combustible @@@ peut se raccorder à une source de oombus- tible liqui..e quelconque appropriée, non représentée. De préférence, le tuyau 14d possède une certaine flexibilité permettant de démonter facilement l'évaporateur du brû- leur.
On allume le brûleur au moyen d'un dispositif qui comporte un manchon 21 de forme générale cylindrique, au fond duquel est disposée une mèche quelconque appropriée, désignée d'une manière générale par 22. Les détails du dispositif d'allumage ne font pas partie eux-mêmes de l'in- vbention. Il est cependant avantageux qu'il existe un dis- positif quelconque d'allumage du combustible liquide arri- vant dans le brûleur, par l'électricité ou à la main.
A titre d'exemple d'un dispositif d'allumage avantageux dans la pratique, il comporte deux éléments eondueteurs de l'électrieité, espacés 23 et 24 connectés à une source quelconque appropriée de courant électrique.
Ces conducteurs transmettent l'énergie électrique à un
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élément de chauffage à résistance quelconque appropria qui peut avoir la forme d'une spirale 25. Les p5les 23 et 24 peuvunt être supportes par des éléments isolants quel- conques appropriés, tels que 26 et 27. La mèche 22, qui peut avoir par exemple la forme d'une bande en aoier ino- xydable enroulée en spirale, forme un espace de décharge enre les spires de la spirale. On peut faire arriver de l'air à l'intérieur de l'enveloppe ou tube 21 par exemple par un ou plusieurs orifices d'admission d'air 21a. Un écran périphérique 28 fixé sur le tube 21 se mante sans attache autour du bord de l'extrémité de la portion tubu- laire 18 du couvercle do l'extrémité ld.
L'air peut ainsi passer dans l'intervalle ainsi formé ou priver de toute autre manière en passant par l'écran 28.
Il est avantageux que l'ensemble de l'évapora- teur puisse se démonter sous forme monobloc et séparément du brûleur sans démonter le brûleur de l'appareil de chauffage sur lequel il est monté, ou sans démonter le dispositif à niveau constant d'alimentation en combustible et duquel l'élément d'allumage peut également se démonter séparément.
Le mode d'emploi et de fonctionnement du dieposi- tif de l'invention est le suivant :
Le brûleur représenté est d'un type connu dans le- quel un combustible liquide est vaporisé et brûlé. Ainsi qu'il a déjà été dit, l'invention s'applique à un brtileur, dans lequel se forme d'abord, en combinant une quantité d'air primaire ou limitée avec un hydrocarbure vaporisé, un mélange riche qui se transforme ensuite en un mélange
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combustible final et moins concentra par l'addition d'air dit secondaire.
Suivant la fig. 1, sur laquelle on voit que l'air arrive d'abord dans la chambre d'équilibre périphérique X, lt. portion du volume d'air nécessaire à la 'aise en train de la combustion psse par un ou plusieurs des trous 16a de la couronne ou cloison 16. Une partie de cet air passe par l'ouverture 21a ou trou équivalent dans la chambre de combustion préliminaire ou initiale autour de la spirale
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ou fil d'allunage normale ;nt chauffe 25. Un volume d'air plus grand passe dans lu chambre autour de l'extérieur de la mèche 22, par exemple par les orifices d'admission 14..
Un supplément d'air peut arriver aussi par les orifices d'admission 14g de la paroi 11 et passer de haut en bas dans le vaporiseur 12. n supplément d'air arrive aussi par la seconde chambre périphérique d'équilibre Y directe- lent dans les orifices d'admission d'air secondaire 2c ainsi qu'entre la paroi 2 du brûleur et la cloison 8 dans les orifices d'admission d'air primaire 2b.
Si l'on suppose qu'il y ait lieu de chauffer le dispositif de réglage du brûleur, un ventilateur approprié commandé par un moteur (si on désire obtenir un tarage forcé) est mis en marche par la fermeture d'un interrup- teur approprié du moteur et refoule de l'air dans la cham- bre d'équilibre X, puis dans les divers canaux et orifices précités, dans la chambre d'allumage et à l'intérieur du brûleur proprement dit.
La forme de construction et le procédé de l' in- vention ont principalement pour but de faire fonctionner
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le brûleur à plein feu dans un délai aussi court que pos. sible. Par exemple, on a constaté dans la pratique qu'il fonctionne à plein feu au bout de 45 secondes au plus après l'allumage. Ce fonctionnement et cette commande rapides sont obtenus à peu près de la manière suivante.
Un débit d'énergie électrique relativement faible passant dans la résistance 25 ou son équivalent dégage de la chaleur. Cette résistance peut rester en circuit en per- manence si on le désire. La ohaleur s'accumule dans la mè- che 22 et dans l'extrémité inférieure du support de la mèche ou canal tubulaire 21. Une certaine quantité de cha- leur s'accumule aussi dans les portions adjacentes du brd- leur, par exemple dans ses portions latérales et inférieu- res relativement épaisses 14 et 14a de l'élément d'allumage du dispositif.
On suppose que lorsqu'il est nécessaire de chauf- fer un hydrocarbure liquide provenant d'une source appro- priée commence à couler par l'orifice d'admission 14c, Ce combustible liquide est reten@ ar le déversoir 14b et il se forae rapidement une masse relativement peu profonde du combustible liquide, dont l'épaisseur peut être par exem- ple de 1,5 mm dans un dispositif du type de la fig. 1 dont le diamètre de la cuvette est de 178 ma. La chaleur accumulée dans la mèche et son support et dans les por- tions adjacentes du brûleur oert à vaporiser la m@sse d'hydrocarbure liquide qui se forme ainsi.
Il est impor- tant de choisir les dimeneions relative@ des éléments, de façon à dissiper la chaleur dans la assure la plue avantageuse. Si la @@sse est trop profonde, elle n'épuise
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rapidement par un jet de flamme et si elle n'est pas assez profonde l'hydrocarbure liquide se vaporise trop lentement.
On a constaté qu'il convient de choisir les dimensions relatives des éléments de façon qu'au moment où l'hydrocar- bure liquide commence à couler, il se vaporise presque im- médiatement un volume de gaz plus grand que ce lui qui brûle autour de la mèche ou dans le vaporiseur. Si le rapport entre la quantité de chaleur accumulée et le volume initial de l'hydrocarbure liquide retenu dans la masse est conve- nablement choisi, l'excès d'hydrocarbure vaporisé passe dans totalité du volume intérieur du vaporiseur 12 et sort par son orifice supérieur dans l'intérieur de la cu- vette qui l'entoure. On constate en effet qu'au bout de 45 secondes au plus, la cuvette proprement dite est remplie d'hydrocarbure vaporisé et que cet hydrocarbure se mélange avec l'air primaire arrivant dans les orifices d'admission 2b.
Ce mélange primaire continue à passer en se mélangeant avec l'air qui arrive par les orifices d'admission d'air secondaire 2c. En d'autres termes, on peut faire fonction- ner le brûleur à plein feu en sensiblement moins d'une mi- nute après l'allumage.
Il ne faut pas oublier que dans le brûleur et le proc4dé de l'invention, l'allumage n'est pas comman@@ -,or la fermeture d'un circuit électrique de façon à chauffer un élément d'allumage. Au oontraire, cet dément peut être chauffé en permanence, et 1'allumage est commandé suivant l'invention par l'instant où l'hydrocarbure liquide arrive dans une zone d'allumages, où il se vaporise par la chaleur accumulée et s'enflamme effectivement par un fil chauffe
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cu son équivalent.
On fait en sorte que l'inflammation se propage dans la totalité (la volume du brûleur aussitôt après l'al- lumage initial. L'air qui arrive par les orifices 14e forme u@ élange combustible à l'extérieur de la mèche 22.
Des orifices d'admission d'air supplémentaire 14g font arriver de l'air de haut en bas dans la partie supérieure du vapo@iseur 12 et finalement le volume d'hydrocarbure liquide vaporisé par cette combustion qui s'étale rapide- ment sort rapidement du vaporiseur, passe dans tout le volume térieur de la cuvette et en recevant l'air primai- re par les orifices d'admission 2b et l'air secondaire par les orifices d'admission 2c, il brûle à plein feu ainsi qu'on le désire. La flamme passe ensuite par l'ouverture de passage 9 de la flamme et dans la chambre de combustion non représentée.
Si on considère plus spéciale cent la circulation de @air pendant la marche normale du brûleur, on voit qu'il arrive d'abord par l'orifice d'admission 7. Un dispositif quelconque approprié peut servir @ maintenir la différence de pression qu'on désire, par exemple on peut choisir un ventilateur au moteur ou élément analogue.
L'air est conteau (fig.1) dans la chambre X à 1-'extrémité extérieure ou de ga@che de l'enveloppe exté- rieure 1, dans l'espace fermé par le couvercle postérieur désigna d'une manière générale par 11 et à l'extérieur du manchem cylindrique 19. @@is une certaine quantité de cet air passe par les orifices d'admission 16a à l'intérieur du manchon 16 et le reste de l'air de l'espace périphérique
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ou chambre d'équilibre X s'échappe de gauche à droite, en
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considérant la position des éléments de la fig. 1, et passe à l'extérieur de la cloison ou manchon. internédiaire 8.
L'air arrive ainsi dans une chambre périphérique entou- rant l'extrémité de droite de l'enveloppe intérieure 2, en considérant la position des éléments de la fig. 1. Cette chambre de l'extrémité est désignée par Y (fig.l) et com- munique directement avec l'orifice d'admission d'air secon-
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daire 2c.
L'air primaire arri%e dans les orifices d'admis- sion 2b de la paroi du manchon 2 en provenant du courant d'air qui passe en dedans entre le manchon bu cloison 8 et la paroi intérieure 2 et dirige de droite à gauche (fig.l). L'air primaire et l'air secondaire arrivent donc dans le brûleur proprement dit par le courant d'air qui panse d'abord en dehors à l'extérieur de la cloison 8 puis en dedans entre la cloison 8 et la paroi 2.
Il existe donc un courant d'air forcent écran au-
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tour de l'extérieur de la cloison <; et un autre courant d'air formant écran entre l'intér @@ de la cloison 8 et
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la paroi 2. La paroi extérieure i enveloppe 1 est ainsi ealorifugée, la quantité de châles ^2 dissipant du braleur est limitée et l'extérieur de l 'e",' - :"1,' du brûleur est protégé contre un chauffage exces@ig, destruction du pig- Tent, etc. Mais un avantage de beaucoup plus important que toua les autres consiste dans le fait que le manchon ou
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cloiaon 8 sert à retenir la chaj :.r réutilisée en empêchant la perte de chaleur du ardleur et 'sr'ncttant au brûleur de fonctionner d'une manière plus e: icace et économique.
Suivant une cxs?ctrist q dt, brûleur, le volu.rne
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du vaporiseur doit être relativement faible, et comme le vaporiseur est plus petit, le brûleur doit fonctionner à une température plus élevée. La forme de construction dé- orite ci-dessus permet au brdlaur de fonctionner d'une manière effioaoe aveo un vaporiseur de volume relative- ment faible, sans difficulté et sans risque de surohauffe extérieure. Si la cloison 8 n'existait pas, le rendement diminuerait notablement et en réalité un brûleur des di- mensions indiquées donnerait lieu à de notables difficul- tés dans la vaporisation du combustible qui doit y arriver normalement.
Il y a lieu de remarquer que les éléments de va- porisation et d'allumage peuvent Atre chacun démontés rapi- dement et sous forme monobloc du brûleur. On remarquera aussi que l'élément d'allumage électrique qui communique avec la chambre de l'élément de vaporisation so trouve en réalité en dehors du brûleur. On peut donc démonter l'élé- ment d'allumage, le couvercle de l'extrémité et le vapori- seur ou l'élément d'allumage seuls pour les examiner et les remplacer sans toucher au reste de la cuvette du brûleur.
De plus, l'enveloppe extérieure 1 et ld est impor- tante, car elle forme une chambre de/pression autour de la cuvette proprement dite, et par suite la pression est plus forte au-dessus du prolongement 15 de l'extrémité supérieu- re du vaporiseur qu'à l'intérieur du vaporiseur. Il en ré- sulte que les vapeurs et odeurs nocives, y compris la for- maldéhyde contenues dans tout brûleur qui consomme un com- bustible d'hydrocarbure liquide, ne peuvent paa s'échapper dans l'atmosphère entre le tube d'allumage 21 et le prolon- gement 15.
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Bien entende, l'invention ne doit pas être consi- dérée comme limitée à la forme de réalisation représentée et décrite, qui n'a été choisie qu'à titre d'exemple.
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"Burner"
The present invention relates to an improved burner and in particular to an improved ignition and vaporization device for burners.
The main objects of the invention are as follows: an electrical ignition and vaporization device for burners consuming a liquid hydrocarbon fuel; - a burner of the aforementioned type which operates at full fire after as little time as possible after ignition; - a device by means of which the accumulated heat is used for the initial vaporization of a significant volume of liquid hydrocarbon at the time of start-up;
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- an improved device bringing the ignition air and the arching air into a burner of the type described! a device forming an air-protecting sheet or screen around the burner bowl of the type described, which increases the efficiency of the burner and minimizes heat losses; - an improved igniting and vaporization device for these burners, efficient in operation and easy to dismantle for cleaning and repairing when necessary; - A device of this nature in combination with a burner of the so-called horizontal bowl type.
Other characteristics of the invention will become apparent from the detailed description which is given below with the accompanying drawing in the form of a plus or. less schematic and on which: s fig. 1 is a vertical section passing through the axis of the burner; fig. 2 is a partial end elevation of the burner of FIG. 1 which comprises the vaporization device, but not the electric ignition element, and FIG. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 1.
The same elements are designated by the same references in all the figures.
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Fig. 1 shows a burner of the horizontal bowl type which may be mounted on a urn. any suitable heating device, stove or oven not shown. The devices for mounting the burner on a heating apparatus can be of very different shapes, do not form part of the invention in themselves and therefore are not shown in detail. But it must be understood that the burner of fig. 1 may be mounted in a suitable position with respect to a heater or furnace so as to direct the flame from the burner into the heater or furnace, or into a suitable heat exchanger.
The burner generally comprises at one end an ignition device designated by A generally in FIG. 1, and bearing an ignition device described below and housed in a chamber communicating with the interior of a vaporizer disposed along the longitudinal axis of the bowl, but itself in a relatively cold zone. It should of course be understood that the fuel to be burned arrives via a liquid fuel inlet pipe 14c inside the ignition chamber. This comprises a lower wall 14a and a rim or weir 14b which forms a mass of liquid fuel adjacent to the ignition device described later.
The fuel spills over the rim 14b and (.iule on the bottom 12 of the vaporization device, in which it vaporizes, then passes through its upper opening and arrives inside the bowl and there burns.
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As will be seen later, ignition is caused by liquid fuel flowing through the intake port 14c. The details of the adjustment of the flow rate of the liquid fuel do not in themselves form part of the invention and therefore need not be discussed.
But it should be understood that a hand-held or automatic device can be used to supply a stream of liquid fuel behind rim 14b when it is desired to operate the heater.
As will be seen later, a heater or resistor 25 receives current continuously, but consumes only a small amount of energy.
It can, however, accumulate heat in adjacent portions of the burner, such as wick 22 and its tubular support 21. The relative dimensions of the elements are chosen so that when the liquid fuel begins to color, it forms a wick. shallow mass behind the ledge 14b, the accumulated heat vaporizes it and the resistance 25 ignites it. This ignition device is described below in more detail. But it must be understood that the burner can operate at full fire after a very short time interval and that the time between the instant of ignition and full combustion can .. not exceed 45 seconds.
The burner of fig. 1 cohort an outer envelope which can be cylindrical or of a general cylindrical structure and is designated by 1. @ it contains several spacers 1 $, in the form of a bradée
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which can be welded or fixed in any other way on the inner surface of the casing 1. Spacer elements in the form of protrusions 1b are arranged on these strips. The wall of the burner proper, generally designated by 2, is arranged in the casing 1 and at a certain distance inside.
A partition or intermediate screen is disposed between this wall and the outer casing 1 and is centered in the desired position, for example by the spacer protrusions lb of the spacer strips the. The bands 1a can be used to retain the elements in the assembly position after the intermediate partition or screen 8 has been slid into the position of FIG. 1. For example, the ends of the strip can be bent in the retaining position of FIG. 1. The sleeve or cup 2 comprises at its open end a flange 2a directed outwardly and opposite a corresponding flange directed inwardly lf of the outer casing. A burner support ring 3 has a cylindrical flange 3a which goes around the outer edge of the sleeve 1.
A suitable gasket 4 can be fixed by suitable fixing devices 5, which pass through the flange 2a. The elements of the bowl can be maintained in the assembly position of fig. 1 by any suitable device. An outer support ring 6 is retained by a bead 1c which prevents its wear from left to right, but the fictitious devices of the elements described above on a suitable heater do not. part of the invention, They are not shown.
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The wall of the inner sleeve 2 of the burner has several primary air inlet openings 2b, which are arranged in several peripheral rows at various distances from the end of the bowl. It must be understood that in a burner of this type a mixture is formed.
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ge rich by the evaporation of a hj.> the hydrocarbon 4.quide because the combustion already starts @n the burner. This rich mixture then burns by the inlet of secondary air. In the form of construction described, the secondary air arrives through a row of secondary air intake ports 2c disposed in the vicinity of the open end of the cup thus formed.
We can consider that q # the air arrives in the burner by leaving an initial peripheral chamber of equilibrium X in which the air can arrive by an intake duct 7 coming from a fan controlled by a motor or in any other way. This equilibrium chamber X is extended around a partition of generally cylindrical form 16 pierced with one or more holes 16a of relatively small section through which the air from.
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ignition of the burner. The air required for the body of the burner and the air supplying the primary air intake ports 2b and secondary air). 2c arrives around the partition at the intermediate screen 8 described above in a second peripheral equilibrium chamber Y.
The second chamber surrounds the outside of the wall of the bowl 2
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and = 1181'1iqlle dimwaxnt with 14o air supply ports ..oz4oau. 2g, 19-tir aliientam the or11 "108s of air intake pr1 .. ', ... 2 -8e in lnYer88 direction in the in-
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ter.alle between the intermediate partition or screen 8. and the outside of the bet of the cuvtte 2.
With combustion at full fire, a rich mixture of vaporized hydrocarbon and primary air passes past the secondary air intake ports 2c and combustion takes place at or beyond. these orifices and the flame passes through the central hole of a suitable crown.
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pr14e y ,, 4, tee in a suitable manner on the support crown 3. It may be advantageous to cause '-'1 c; uran' of moving air in the direction of the secondary air intake ports 2c. To this end, a deflection ring 10 has a guide flange 10a on the same line as additional air intake ports 2d on the side wall of the cup or sleeve interior 2.
The other end of the bowl, to the left of fig. 1, comprises in combination an end plate and an evaporator. The end plate 11 supports a device
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evap: ratel11 "or channel 12 shown in section in fig. 3. The elecent 1: Jt closed at a 2xend 12a, but has at the top an opening surrounded by an intermediate wall 12b and side walls 12c arranged. between the wall 12b and the rear or closing plate 11.
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It will be noted that the interval between the bowl and the bards I pirois latéreies 12ç increases from front to back or verf the left of the bowl. The evaporator element 114111111., .. 'uno chamber da ;; ,, 1: <¯,:, rtie formed by an external extension 14 p8%' tr "lt of the back plate 11. This extension eom , rte vi! .i bottom wall 14a with flange
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14b, which forms a weir retaining the liquid fuel which arrives through a tubing 14c of any suitable feed pipe 14d. The top wall of chamber 14 has forward sloping air intake ports 14c which direct the air from top to bottom and rear to front in the direction of a lighter described later.
One or more additional air intake ports, such as 14g can pass air through the backplate 11 and up and down and forward into the vaporization chamber through the opening surrounded by the walls 12b and 12c The extension 14 of the posterior plate 11 has a tubular portion 15 which is open at the end and inclined from bottom to top and accommodates the lighter described later.
The evaporator device is @@ - if surrounded by a screen 16 pierced with one or more air intake openings 16a and the rear or left end of the outer sleeve is closed by the above-mentioned cover ld which has a tubular portion 18 surrounding at a certain distance the tubular extension 15 of the evaporator or posterior plate 15. For example, a clamping ring 19 is fixed on the posterior plate by suitable bolts 20 and tightens a flange appropriate bottom 2e of the inner sleeve or side wall 2 of the bowl.
The rear plate 11 can thus be disassembled in the form of a single piece of the bowl, once the lighter and the cover ld of the outer end have been removed. The removable monobloc element therefore camouflages the rear plate 11, the igniter described below and the entire vaporization chamber. As we will see later., The set of
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the aliamoin can also be disassembled separately from the vaporization assembly, after removing the end cover ld and before starting the burner vaporization assembly.
The relative dimensions of the elements are chosen so as to be able to remove the wall 12b of the evaporator by the ring 19, which is held in place by an appropriate bead 2 when the assembly is dismantled. The bolts 20 can be fixed in parmanenoe on the ring 19 and have suitable nuts 20a accessible from the outside, as soon as the cover 1d has been removed. Of course, the fuel supply line may connect to any suitable liquid fuel source, not shown. Preferably, the pipe 14d has some flexibility allowing the evaporator to be easily removed from the burner.
The burner is ignited by means of a device which comprises a sleeve 21 of generally cylindrical shape, at the bottom of which is disposed any suitable wick, generally designated as 22. The details of the ignition device are not part of the description. themselves of the invention. It is, however, advantageous that there is some device for igniting the liquid fuel entering the burner, by electricity or by hand.
As an example of a practically advantageous ignition device, it comprises two spaced apart electrically conductive elements 23 and 24 connected to any suitable source of electric current.
These conductors transmit electrical energy to a
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heating element of any suitable resistance which may be in the form of a spiral 25. The poles 23 and 24 may be supported by any suitable insulating members, such as 26 and 27. The wick 22, which may for example have the shape of a spiral wound stainless steel strip forms a relief space between the turns of the spiral. Air can be made to arrive inside the casing or tube 21, for example through one or more air intake openings 21a. A peripheral screen 28 attached to the tube 21 fits loosely around the edge of the end of the tubular portion 18 of the end cover 1d.
The air can thus pass through the gap thus formed or in any other way deprive it by passing through the screen 28.
It is advantageous that the entire evaporator can be disassembled in one-piece form and separately from the burner without removing the burner from the heating appliance on which it is mounted, or without removing the device with constant supply level. fuel and from which the ignition element can also be removed separately.
The instructions for use and operation of the device of the invention are as follows:
The burner shown is of a known type in which liquid fuel is vaporized and burnt. As has already been said, the invention applies to a burner, in which is first formed, by combining a quantity of primary or limited air with a vaporized hydrocarbon, a rich mixture which is then transformed into a mix
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final fuel and less concentrated by the addition of so-called secondary air.
According to fig. 1, on which we see that the air first arrives in the peripheral equilibrium chamber X, lt. portion of the volume of air necessary for ease in the process of combustion psse through one or more of the holes 16a of the crown or partition 16. Part of this air passes through the opening 21a or equivalent hole in the combustion chamber preliminary or initial around the spiral
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or normal alloy wire; nt heats 25. A larger volume of air passes into the chamber around the exterior of the wick 22, for example through the intake ports 14.
Additional air can also arrive through the intake ports 14g of wall 11 and pass from top to bottom in the vaporizer 12. Additional air also arrives via the second peripheral equilibrium chamber Y direct into the vaporizer. the secondary air intake openings 2c as well as between the wall 2 of the burner and the partition 8 in the primary air intake openings 2b.
If it is assumed that it is necessary to heat the burner control device, a suitable fan controlled by a motor (if a forced calibration is desired) is started by closing a suitable switch. of the motor and delivers air into the balance chamber X, then through the various channels and orifices mentioned above, into the ignition chamber and inside the burner itself.
The main object of the form of construction and the method of the invention is to operate.
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the burner to full fire within as short a time as pos. sible. For example, it has been found in practice that it operates at full fire after no more than 45 seconds after ignition. This rapid operation and control is achieved roughly as follows.
A relatively low flow of electrical energy passing through resistor 25 or its equivalent gives off heat. This resistor can be left on permanently if desired. Heat accumulates in the wick 22 and in the lower end of the wick holder or tube channel 21. A certain amount of heat also accumulates in adjacent portions of the burner, for example in its relatively thick lateral and lower portions 14 and 14a of the ignition element of the device.
It is assumed that when it is necessary to heat a liquid hydrocarbon from a suitable source begins to flow through the inlet 14c. This liquid fuel is retained by the weir 14b and is rapidly drained. a relatively shallow mass of liquid fuel, the thickness of which may be, for example, 1.5 mm in a device of the type of FIG. 1 whose bowl diameter is 178 ma. The heat accumulated in the wick and its support and in the adjacent portions of the burner oert to vaporize the mass of liquid hydrocarbon which thus forms.
It is important to choose the relative dimensions of the elements, so as to dissipate heat in the most advantageous way. If the @@ sse is too deep, it does not exhaust
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quickly by a jet of flame and if it is not deep enough the liquid hydrocarbon vaporizes too slowly.
It has been found that it is advisable to choose the relative dimensions of the elements so that when the liquid hydrocarbon begins to flow, a volume of gas greater than that which burns around is vaporized almost immediately. wick or in the vaporizer. If the ratio between the quantity of heat accumulated and the initial volume of the liquid hydrocarbon retained in the mass is suitably chosen, the excess of vaporized hydrocarbon passes through the entire interior volume of the vaporizer 12 and exits through its upper orifice. in the interior of the surrounding bowl. It is in fact observed that after 45 seconds at the most, the bowl proper is filled with vaporized hydrocarbon and that this hydrocarbon mixes with the primary air arriving in the inlet orifices 2b.
This primary mixture continues to pass by mixing with the air which arrives through the secondary air intake ports 2c. In other words, the burner can be operated at full fire in substantially less than a minute after ignition.
It should not be forgotten that in the burner and the proc4dé of the invention, the ignition is not comman @@ -, or the closing of an electrical circuit so as to heat an ignition element. On the contrary, this insane can be heated permanently, and the ignition is controlled according to the invention by the moment when the liquid hydrocarbon arrives in an ignition zone, where it vaporizes by the accumulated heat and ignites. actually by a heating wire
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cu its equivalent.
All of the ignition is caused to propagate throughout (the volume of the burner immediately after initial ignition. The air entering through orifices 14e forms a combustible mixture outside of wick 22.
Additional air intake ports 14g bring air from top to bottom in the upper part of the vaporizer 12 and finally the volume of liquid hydrocarbon vaporized by this rapidly spreading combustion is rapidly released. of the vaporizer, passes through the entire interior volume of the bowl and by receiving the primary air through the inlet ports 2b and the secondary air through the inlet ports 2c, it burns at full fire as well as the desire. The flame then passes through the flame passage opening 9 and into the combustion chamber, not shown.
If we consider more particularly the circulation of air during the normal operation of the burner, we see that it arrives first through the inlet port 7. Any suitable device can be used to maintain the pressure difference. one wishes, for example one can choose a motor fan or similar element.
The air is conteau (fig.1) in the chamber X at the outer or left end of the outer casing 1, in the space closed by the rear cover generally designated by 11 and outside of the cylindrical sleeve 19. @@ is some of this air passes through the intake ports 16a inside the sleeve 16 and the rest of the air from the peripheral space
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or equilibrium chamber X escapes from left to right,
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considering the position of the elements of FIG. 1, and passes outside the partition or sleeve. intermediary 8.
The air thus arrives in a peripheral chamber surrounding the right-hand end of the inner casing 2, considering the position of the elements of FIG. 1. This end chamber is designated by Y (fig.l) and communicates directly with the secondary air inlet port.
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daire 2c.
The primary air arrives in the inlet openings 2b of the wall of the sleeve 2 from the air current which passes inward between the sleeve bu partition 8 and the interior wall 2 and directs from right to left (fig.l). The primary air and the secondary air therefore arrive in the burner proper by the air current which firstly flows outside on the outside of the partition 8 and then inside between the partition 8 and the wall 2.
There is therefore a draft forcing the screen to the-
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turn the outside of the partition <; and another air current forming a screen between the interior of the partition 8 and
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the wall 2. The outer wall i envelope 1 is thus ealorifugée, the quantity of shawls ^ 2 dissipating from the burner is limited and the outside of the e ", '-:" 1,' of the burner is protected against excessive heating @ig, destruction of the pig- Tent, etc. But a much more important advantage than all the others is that the sleeve or
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cloiaon 8 is used to retain the reused chaj: .r preventing heat loss from the heater and keeping the burner working in a more e: icient and economical manner.
Following a cxs? Ctrist q dt, burner, the volu.rne
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vaporizer should be relatively low, and since the vaporizer is smaller, the burner should operate at a higher temperature. The form of construction de- fined above allows the brdlaur to operate efficiently with a relatively small volume vaporizer without difficulty and without risk of external overheating. If the partition 8 did not exist, the efficiency would decrease appreciably and in reality a burner of the dimensions indicated would give rise to significant difficulties in the vaporization of the fuel which should arrive there normally.
It should be noted that the vaporization and ignition elements can each be dismantled quickly and in the form of a single piece of the burner. It will also be noted that the electric ignition element which communicates with the chamber of the vaporization element is in fact located outside the burner. The igniter element, end cover, and vaporizer or igniter element alone can therefore be disassembled for inspection and replacement without touching the rest of the burner bowl.
In addition, the outer casing 1 and 1d is important because it forms a pressure chamber around the bowl itself, and therefore the pressure is greater above the extension 15 of the upper end. re of the vaporizer than inside the vaporizer. As a result, noxious vapors and odors, including formaldehyde contained in any burner which consumes liquid hydrocarbon fuel, cannot escape into the atmosphere between the ignition tube 21. and the extension 15.
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Of course, the invention should not be regarded as limited to the embodiment shown and described, which has been chosen only as an example.