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Dispositif pour la réalisation de réactions chimiques, en particulier de combustions, se présentant de préférence sous la forme d'un brûleur à huile.
L'invention concerne un dispositif pour réaliser des réactions chimiques, en particulier des combustions, affectant de préférence la forme d'un brûleur à huile, et convenant notamment pour le chauffage central. Elle permet une exploitation particu- lièrement économique, dans la réalisation de réactions chimiques et d'opérations de mélange de tous genres, spécialement dans la combustion de gaz ou de particules solides ou liquides véhiculées par des gaz, par exemple de l'huile de chauffage.
L'accroissement du rendement économique de ces réactions et mélanges chimiques, notamment des combustions, est atteint du fait que le dispositif de l'invention rend possible une association intime, inconnue jusqu'ici, de deux ou plusieurs constituants
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entrant dans une réaction chimique ou un mélange.
L'invention a particulièrement pour objet un brûleur à huile avec chambre de combustion, qui convient spécialement pour la marche économique des chaudières de chauffage central et autres chaudières.
Le rendement économique d'un brûleur à huile dépend de deux facteurs, à savoir les dépenses courantes, qui sont données en principe par la consommation d'huile nécessaire pour obtenir la capacité de chauffage exigée, et les dépenses d'immobilisation, c'est-à-dire les frais de construction qui doivent être exposés pour transmettre le pouvoir calorifique de l'huile brûlée à l'eau de la chaudière, par l'intermédiaire de la surface de chauffe de celle-ci.
Ces deux catégories principales de dépenses peuvent, comme cela a déjà été indiqué, être rapportées à deux indices techniques : la teneur en CO2 des gaz brûlés et la capacité par unité de surface de chauffe de la chaudière.
La teneur en CO2 des gaz brûlés, par rapport à la teneur pouvant être obtenue par une combustion théorique, est une mesure directe de l'excédent d'air de combustion. Comme les gaz de combustion doivent quitter la chaudière à une température d'au moins 160-180 C, si l'on veut éviter dans la cheminée des phénomè- nes de condensation et de corrosion, la quantité de chaleur sensi- ble que les gaz d'échappement emportent de la chaudière, sous le nom de pertes à la cheminée, augmente avec l'air en excédent. Ces pertes à la cheminée doivent être couvertes par la chaleur dégagée par la combustion et exigent donc une plus forte consommation d'huile. Un brûleur qui travaille autant que possible près du point théorique, c'est-à-dire avec aussi peu d'air en excès que possible, a donc la consommation minimum pour une puissance calorifique donnée.
Il est donc nécessaire de doser l'air et l'huile de manière uniforme, tout à fait indépendante des variations du tirage de la cheminée et des autres influences.
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Comme la combustion doit évidemment être aussi complète que possible, il est en outre nécessaire d'effectuer un mélange parfait de l'huile et de l'air.
Il s'est avéré que le problème du dosage est étroitement lié à celui de l'obtention d'une capacité unitaire plus élevée de la surface de chauffe et ces deux problèmes sont, suivant l'in- vention, résolus par les mêmes moyens. Ceux-ci seront décrits en traitant de la capacité unitaire de la surface de chauffe.
Dans l'état actuel de la technique, le meilleur moyen de mélanger l'un à l'autre l'huile et l'air et de les faire réagir est le procédé bien connu utilisant une chambre de mélange à turbulen- ce. Ce procédé consiste à introduire au moins une des matières à mélanger suivant un mouvement hélicoïdal et/ou giratoire dans une chambre de mélange cylindrique, ou s'élargissant dans le sens du courant principal. L'élargissement de la chambre et/ou le mouvement de la matière en cours d'introduction sont choisis de manière que cette dernière s'écoule depuis l'entrée, le long des parois, vers la sortie, puis que son mouvement s'inverse partiellement vers l'in- térieur et qu'elle revienne suivant l'axe longitudinal de la chambre jusque dans le voisinage de l'entrée.
Il s'établit ainsi, entre les courants d'aller et de retour, une zone de forte turbulence, entourant l'axe de la chambre à la façon d'un tube. L'autre matière à mélanger à la première est introduite à des endroits quelconques, de préférence dans le voisinage de l'axe de la chambre.
L'application selon l'invention de ce procédé à un brû- leur à huile et en particulier à un brûleur pour chauffage central, permet d'obtenir un rendement de l'opération de combustion inconnu jusqu'à présent, avec une teneur spécialement élevée de CO2 des gaz brûlés, un excès d'air très réduit et une combustion très complète, en même temps qu'une capacité unitaire de la surface de chauffe accrue dans une proportion tenue pour impossible jusqu'à présent.
En même temps le prix d'achat des brûleurs à huile
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construits selon l'invention est considérablement réduit, leur sensibilité de réglage augmentée et les frais â'entretien et de remise en état abaissés dans une large mesure.
Suivant l'invention, ces avantages sont obtenus du fait que le brûleur présente une chambre de combustion symétrique par rapport à son axe, de préférence conique, s'élargissant dans le sens du courant, avec admission de l'air de combustion dirigée tangentiellement, suivant un mouvement giratoire, de manière qu'il s'écoule d'abord hélicoidalement le long des parois jusqu'à la sortie, puisque le courant s'inverse partiellement vers l'intérieur pour revenir suivant l'axe jusqu'à la section d'entrée de la chambre et provoquer la formation d'une zone de turbulence intense l'entourant à la façon d'un tube.
L'invention sera expliquée de façon plus détaillée ci- après, à l'aide des exemples d'exécution représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une coupe d'une forme d'exécution du brûleur suivant l'invention; la figure 2 est une coupe d'un brûleur conforme à l'in- vention, coopérant suivant celle-ci avec une chambre de combustion.
L'air de combustion 1 pénètre par un silencieux d'aspi- ration dans un collecteur formé par la boîte à air 3. Il s'écoule autour du moteur électrique 4 du groupe, qu'il refroidit et qui est suspendu élastiquement en son centre de gravité au moyen de bras radiaux 5, dans un diaphragme 6. Sur l'arbre creux du moteur 4 est calé un ventilateur à pales radiales 7, dirigeant l'air, suivant les flèches, vers la partie avant 8 du brûleur. L'admission d'air est commandée par deux bagues dont l'une, 9, est fixée à demeure sur le moteur 4, tandis que l'autre, 10, est actionnée, au moyen des tirants 11, par un électro-aimant relié à un dispositif électri- que de commande et de réglage approprié.
L'air sortant du ventilateur pénètre dans les canaux directeurs formés par la partie avant 8 du brûleur, une tôle de couverture 13 quelque peu conique et des aubes directrices 14.
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Ces canaux conduisant l'air suivant un mouvement hélicoïdal calculé avec précision et dont la direction est inclinée de préfé- rence de 10 à 15 , vers la chambre de combustion conique ou cy- lindrique, construite en tôle résistant à la chaleur. La construc- tion conique dans laquelle le plus grand diamètre égale environ
1,5 à 1,8 fois le plus petit diamètre, donne en général le meilleur résultat : la perfection de la combustion et la stabilité de la flamme diminuent à mesure que la conicité diminue.
Par suite de l'effet centrifuge, l'air froid s'écoule d'abord avec un angle de giration supérieur à 20 environ, (calculé par rapport à l'axe), le long de la paroi de la chambre 15, vers la section de sortie élargie de celle-ci. Ici toutefois se fait sentir une forte dépression, qui se produit dans le centre de la section la plus étroite de la chambre, par suite du mouvement gira- toire de l'air à l'entrée, et qui s'élève à environ 10-15 fois la pression dynamique du courant suivant la paroi.
Quand cette dépres- sion est bien calculée - ceci est le point le plus important de la construction de cette chambre de combustion - elle a pour effet qu'une partie contrôlable du courant débité le long de la paroi ne débouche pas de la chambre en 16, mais s'infléchit vers l'axe et revient pratiquement jusqu'à la section d'entrée de la chambre conique; à cet endroit, le courant de retour s'épanouit radiale- ment, se retourne et cherche à s'écouler à nouveau le long de la paroi pour gagner la sortie de la chambre de combustion avec le courant mentionné au début.
On obtient de cette manière un système de contre- courants, les courants extérieurs entourant les courants intérieurs à la façon d'un tube. Entre les deux se forme une zone également tubulaire 17, à grande turbulence, dont la théorie (par exemple rapport NACA 979) aussi bien que l'expérience (par exemple VDI - FORSCHUNGSHEFT 456) montrent qu'elle possède une puissance de mélange inconnue auparavant.
Une pompe 19 amène l'huile par une soupape magnétique 20
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et une tuyère d'injection 21, dans cette zone de turbulence 17 où elle est enflammée par des électrodes d'allumage 22, dont une seule est représentée.
L'huile sortant de l'injecteur 21, sous un angle situé de préférence entre 10 et 30 , est saisie par le courant de retour central circulant dans la chambre de combustion 15 et introduite dans la zone de turbulence 17, où elle se mélange intensivement à l'air et brûle. Comme dans la zone de turbulence règne une vitesse axiale moyenne entre les courants d'aller et de retour égale à zéro, puisque les vitesses de ces deux courants sont du même ordre de grandeur, la flamme ne peut pas être soufflée hors de la chambre de combustion et sa stabilité est toujours assurée.
La flamme prenant naissance a approximativement la forme de la zone de turbulence 17 et est isolée de la paroi de la chambre par le courant d'air frais longeant celle-ci. La plus grande partie de la chaleur rayonnée de la flamme vers la paroi est ramenée par le courant d'air frais vers la zone de combustion.
Comme la zone de turbulence 17 n'atteint pas tout à fait la paroi de la chambre 15, il est produit à l'aide de deux cônes convergents 23 et 24, en tôle résistant à la chaleur, placés à l'endroit de plus grand diamètre de la chambre de combustion, un tourbillon annulaire 25 qui exerce dans le voisinage de la paroi une action de mélange suffisante, bien que modérée, Les gouttelette: d'huile qui réussiraient à passer par suite d'une défectuosité des tuyères, et qui pourraient autrement être projetées vers l'avant de la chambr? de combustion 15, sont captées et vaporisées dansle cône 23. Cette huile est mélangée à l'air de combustion dans le tourbillon annulaire 25.
Grâce à ce système, le brûleur de l'invention est en état d'assurer une combustion complète sans production de suie, avec un excès d'air de 4% seulement. La chambre 15 est boulonnée, au moyen d'un collier de fixation, contre l'ajutage en forme de calotte sphérique creuse 27 de la partie avant 8, et peut ainsi être centrée.
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La pompe à huile 19 est suspendue au carter 30, au moyen d'un croisillon de support 28 et de boulons radiaux 29, que l'on peut faire tourner pour la déplacer dans son plan de suspen- sion,de manière qu'elle soit coaxiale au moteur 4. Un arbre flexible 31, entraîné par l'arbre creux du moteur au moyen d'une tête à marteau et d'un écrou prévu sur l'arbre à l'extrémité de celui-ci éloignée de la chambre de combustion, et pouvant jusqu'à un certain point se placer obliquement par rapport à son axe, entraîne la pompe 19.
Sur la pompe est monté en outre un contrôle optique de la flamme, par exemple une cellule photo-électrique 32, orientée vers la flamme de la chambre de combustion, à travers une ouverture 26 de la tôle de couverture 15. Lorsque la flamme s'éteint, l'appa- reil actionne, de la manière connue, le dispositif de commande électrique se trouvant dans l'espace creux 33.
La partie avant 8 du brûleur est fixée par une bride 34 à la paroi de la chaudière 35. Le carter 30 est suspendu par une double articulation à la partie 8 et peut être déplacé dans un plan perpendiculaire à l'axe du brûleur, de façon à permettre de centrer avec précision la tuyère d'injection 21, derrière le trou d'injection de la tôle 8. Une bague de caoutchouc 36 assure l'étanchéité du joint entre l'avant 8 du brûleur et le carter 30.
On obtient, grâce à ces dispositions, un centrage permanent du moteur 4, de la pompe 29, de la tuyère 21, de l'avant 8 du brûleur et de la chambre de combustion 15, indépendamment des tolérances de fabrication. Le carter 30 contenant la partie mécanique en mouvement peut être ouvert, en le faisant pivoter autour de sa double articulation, afin de rendre plus facilement accessibles la tuyère 21, la pompe 19, les électrodes 22 et la cellule photo- électrique 32, en vue de leur nettoyage et de leur entretien.
Des lampes témoins 37 et des boutons de manoeuvre 38 sont également prévus sur le carter 30.
On peut obtenir une diminution plus prononcée de l'excès
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d'air exigé pour une combustion complète, sans production de suie, et le ramener de 4% à 2,5% environ, et obtenir aussi une plus grande insensibilité contre une défectuosité de la tuyère d'injec- tion 21, en adaptant le foyer équipé du brûleur aux caractéristi- ques de celui-ci.
Suivant l'invention, une forme de construction particu- lièrement appropriée du foyer consiste en une boite à feu à contrecourant, formée par une enveloppe cylindrique 39 (Fig. 2) fermée à la face avant 40. La figure 2 montre le brûleur vu en plan. On voit comment les gaz enflammés sortant de la chambre de combustion 25 jaillissent jusqu'à la face avant 40 du foyer. Ceci ne peut être obtenu pratiquement que par le réglage plus minutieux des cônes 23 et 24, suivant les conditions du courant dans la chambre de combustion 15 et les dimensions du foyer. Le remplissage uni- forme souhaité de ce dernier par la flamme rayonnante n'est possi- ble que si l'impulsion axiale donnée aux gaz enflammés par le cône 24 se trouve dans un rapport correct avec son mouvement giratoire.
Si celui-ci est proportionnellement trop accentué, les gaz enflammés divergent aussitôt radialement derrière le cône 24 et retournent vers les ouvertures 42. Si la giration n'est pas suffi- sante, les gaz chauds atteignent bien la face avant 40, mais sont renvoyés dissymétriquement vers l'extérieur et entraînés d'un seul côté du foyer, dans lequel se forment ainsi des angles morts et des zones froides non balayées. Dans les deux cas, la puissance unitaire de la surface de chauffe et la perfection de la combustion s'en trouvent diminuées.
Les limites d'extension des cônes 23 et 24 dépendent des conditions de l'écoulement et de la construction et ne sont provi- soirement données qu'empiriquement, par le comportement de l'écou- lement suivant l'invention dans le foyer. Toutefois, la forme optimum de ces cônes peut être rapidement trouvée expérimentalement, par approches successives, sur la base des données ci-dessus.
La fonction des rétrécissements des sections coniques 23 et 24 et de leurs surfaces de parois est la suivante :
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lorsqu'on alimente le brûleur avec un combustible liquide tel l'huile, ce qui représente l'application la plus importante du brùleur, ce combustible est injecté par l'avant de la volute d'entrée, au moyen d'une tuyère de pulvérisation sous pression.
Ces tuyères présentent toujours, même lorsqu'elles sont travail- lées proprement, de petits défauts d'injection. Elles peuvent, par exemple, donner lieu à des traînées, c'est-à-dire des jets durs, ou encore injecter légèrement de travers. Da pulvérisation n'est donc pas parfaitement homogène. Des gouttelettes peuvent ainsi traverser la zone de turbulence sans participer à la réaction et quitter le brûleur sans avoir réagi. Par contre, le double rétrécissement progressif de la section de sortie joue un rôle favorable grâce à la paroi chaude. Les parties coniques 23 et 24 sont léchées par les gaz chauds, car la pellicule d'air de refroidissement a disparu et elles sont donc portées au rouge sombre.
Toutes les gouttelettes d'huile lancées contre les parois par la force centrifuge se vaporisent immédiatement et réagissent avec l'oxygène rentrant dans les gaz enflammés. La bague 23 donne en outre naissance à la sortie à un violent tourbillon, provo- quant un mélange complémentaire qui, suivant les essais, s'est révélé très efficace.
Dans une construction correcte, les gaz enflammés vont jusqu'à la face avant 40 du foyer où leur mouvement se renverse comme le montre la figure 2, et ils sont renvoyés vers l'extérieur, le long de la paroi 39 de l'enveloppe, créant ainsi une zone tubulaire de turbulence 41 qui, par son action de mélange supplé- mentaire, permet la réduction d'environ 2%, mentionnée plus haut, de l'excès d'air nécessaire.
Le foyer n'exige aucune maçonnerie et peut être directe- ment en contact avec l'eau de la chaudière. Les gaz enflammés abandonnent ici, en principe, la moitié environ de leur chaleur par rayonnement et on atteint, dans le milieu, des capacités de surface de chauffe allant de 120. 000 à 140.000 Kcal/m2h qui représentent
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un multiple des valeurs généralement obtenues à l'heure actuelle.
Les gaz enflammés quittent le foyer à 800 - 900 C envi- ron, par les ouvertures 42 situées à proximité du brûleur et pénè- trent dans la zone dite de contact de la chaudière, dans laquelle ils abandonnent par contact, en chiffres ronds, les 50% restants de leur chaleur. Cette partie de contact peut être agencée à volonté, quelque peu au-dessus du foyer ou axialement autour de celui-ci.
Afin d'obtenir dans la zone de contact de la chaudière une forte capacité de surface de chauffe, c'est-à-dire de pouvoir s'en tirer avec une surface de chauffe réduite, on doit atteindre des coefficients de transmission de la chaleur des gaz enflammés à la paroi de la chaudière très élevés. Comme les nombres de Nasselt sont, dans les limites de la question discutée ici, approximative- ment proportionnels aux nombres de Reynolds, on ne peut rien obtenir d'une répartition de la section d'écoulement des gaz de combustion en de nombreux petits canaux. Il ne reste donc qu'à travailler avec des vitesses d'écoulement plus élevées dans cette zone de contact. Afin de pouvoir atteindre celle-ci, le ventilateur du brûleur doit assurer une pression d'air suffisante.
Les vitesses optima dans cette zone se sont révélées comme se situant entre 20 et 40 m/s suivant le débit, ce qui permet d'atteindre des capacités de surface de chauffe de 40.000 à
60. 000 Kcal/m2h (rapportées à la surface de chauffe totale de la chaudière). Ceci représente environ 3 à 4 fois la valeur habituelle aujourd'hui, qui se situe entre 10. 000 et 20.000 Kcal/m2h. En conséquence, la chaudière devient plus petite et moins coûteuse, tandis que la puissance absorbée par le brûleur n'influence pas le prix de revient de façon mesurable.
Les vitesses indiquées entraînent dans la zone de contact une chute de pression d'environ 50 à 60 mm de colonne d'eau, à laquelle viennent s'ajouter la chute de pression pour la produc- tion de la turbulence de l'air dans la chambre du brûleur, la ré- serve de pression toujours nécessaire pour le réglage, ainsi
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que diverses pertes par frottement. Suivant le régime de marche, le ventilateur pour l'air de combustion doit fournir une pression de l'ordre de grandeur de 100 mm de hauteur d'eau et davantage. Si l'on voulait obtenir cette pression avec les vitesses de 1500 t/min. adoptées généralement aujourd'hui pour les brûleurs de chauffage central, il faudrait prévoir des diamètres de rotor d'une grandeur inadmissible.
Pour cette raison, le brûleur suivant l'invention travaille donc habituellement aux environs de 3000 t/min, à la fréquence du réseau. Cette augmentation de vitesse exigeant une construction, par exemple selon la Fig. l, s'écartant considérable- ment de celle adoptée habituellement est une des conditions de l'accroissement du rendement économique d'ensemble du groupe.
Comme mentionné plus haut, la résistance à 1'écoulement indiquée pour la partie de contact de la chaudière est l'équivalent d'une capacité de surface de chauffe plus élevée et le moyen effectif d'obtenir celle-ci.
On peut, en même temps, suivant l'invention, doser l'air de combustion. Dans les brûleurs connus jusqu'ici, travaillant généralement avec des pressions de 10 à 20 mm de hauteur d'eau., le tirage de la cheminée notamment joue un rôle important.
D'après l'expérience, il oscille, suivant les conditions atmosphé- riques et la direction du vent, autour de + 3,5 mm de colonne d'eau, le débit d'air dans le brûleur subissant une fluctuation correspondante de 20 à 25%. Les bons brûleurs de la construction habituelle atteignent facilement une teneur de CO2 dans les gaz brûlés de 12% environ et sont alors très près de la limite de la suie. Eu égard au dépôt de suie se produisant lorsque le débit d'air est réduit par les variations du tirage, le brûleur ne peut être réglé en moyenne que sur 9 - 10% de CO2. Il doit donc, pour des raisons de sécurité, travailler de façon moins économique qu'il ne le pourrait en réalité.
Ceci'n'est pas le cas avec le brûleur à forte contre- pression de l'invention, car les variations de tirage de la cheminée
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sont 210 fois plus faibles que la pression du ventilateur ou, ce qui revient au même, que la somme des résistances de la zone de contact de la chambre du brûleur et du réglage de l'air, la premiè- re absorbant de loin la plus grande partie de la pression du venti- lateur.
On peut donc très bien faire travailler le brûleur de l'invention avec une teneur de 14,5 - 15% de CO2, tout en maintenani encore une marge de sécurité de 0,3 - 0,5% pour atteindre la limi- te de la suie et en étant certain que le brûleur, protégé par la haute résistance de la zone de contact, conserve sa teneur en CO2 et son rendement économique indépendamment des fluctuations du tirage. Les expériences faites avec des brûleurs montés dans les vallées alpestres ont montré que les vents violents existant dans ces régions éteignaient les brûleurs de construction courante, ou provoquaient de fort dépôt de suie, tandis que les brûleurs décrits continuaient à fonctionner silencieusement et proprement.
Il s'avère également que dans le brûleur de l'invention, la forte résistance de la zone de contact de la chaudière, appli- quée judicieusement et systématiquement, est la cause de la grande capacité de la surface de chauffe de la chaudière, comme de la haute teneur en CO2 et c'est pourquoi les caractéristiques du brûleur ne peuvent se manifester complètement que dans une chaudiè- re appropriée.
Il va de soi que la vitesse citée de 3000 t/ain. n'est pas une valeur optimum étroitement limitée, mais admet une certaine tolérance; da-is les pays possédant une fréquence de réseau de 60 Hz, par exemple, on travaillera à 3600 t/min.
En outre, les détails donnés ne sont pas valables seule- ment pour l'huile légère habituelle pour brûleurs de chauffage central, mais également pour 1-'huile moyenne et d'autres hydrocar- bures suffisamment fluides, c'est-à-dire également pour tous les types d'huiles lourdes de chauffage, quand celles-ci sont préchauf- fées de façon appropriée.
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On peut enfin, au lieu d'injecter de l'huile au moyen d'une pompe et d'une tuyère, utiliser également un gaz combustible dont l'introduction peut se faire à un endroit quelconque de la chambre de combustion, à proximité de l'axe de celle-ci. Un en- droit indiqué est le centre de la section d'entrée de la chambre, le gaz pouvant, de la manière connue, être facilement allumé électriquement.
Une forme de construction simple, mais extrêmement effi- cace, du brûleur suivant l'invention doit encore être décrite ci- après. D'après les constatations faites, il s'est avéré qu'on peut également obtenir une forte turbulence de contre-courant, en sup- primant complètement le dispositif de guidage à la sortie du brûleur, notamment si celui-ci se termine simplement au plus grand diamètre de la chambre de combustion en forme de tronc de cône, ou si, au lieu de ce dispositif de guidage, on monte simplement à l'extrémité du brûleur, une rallonge 24' légèrement conique.
Les figures 3 et 4 représentent de telles formes de construction du brûleur.
Les gaz s'écoulant de l'extrémité du brûleur sont animés d'un léger mouvement de rotation. Ln faisant fonctionner le brû- leur, on voit clairement qu'un point P dit point de rebroussement s'établit dans le prolongement de l'axe du brûleur, à une distance de l'extrémité variant de 1/2 à 1 fois le plus grand diamètre de celui-ci. Toutes les lignes de courant dénommées lignes de rebrous- sement concourent en ce point. Si l'on considère un même plan, deux de ces couches se rencontrent au point P. Tous les filets fluides qui, considérés dans l'espace, s'étendent à l'intérieur de celles-ci sont absorbés dans le courant de retour et ramenés dans la chambre. Tous ceux qui sont en dehors se dirigent vers l'exté- rieur, en direction axiale, et affectent une allure légèrement hélicoïdale.
De ce qui a été dit, on peut déduire que le point de rebroussement P et les lignes de rebroussement convergeant vers
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celui-ci représentent, en quelque sorte, une résistance matérielle idéalisée, pour ce qui concerne au moins leur mode daction.
Comme les recherches l'ont clairement montré, le courent de retour nécessaire à la production de la turbulence s'établit comme indiqué à la figure 4, quoiqu'à sa sortie, donc à l'endroit le plus grand diamètre, le brûleur soit complètement ouvert.
Le point P fait donc effectivement, devant l'ouverture de la cham- bre, fonction d'une résistance matérielle vis-à-vis des filets fluides qui convergent vers lui.
Il est facile de voir que cette forme de construction offre,dans de très nombreux cas, d'importants avantages sur les autres. En premier lieu, elle est, du -point de vue de la construction, moins coûteuse. Deuxièmement, elle permet d'économi- ser un matériau de grande valeur, car le dispositif de guidage des gaz à la sortie est précisément exposé à de hautes températures d'échauffement et de réaction et doit, par conséquent, être construit en un matériau de la meilleure qualité. La partie conique de la chambre est, par contre, bien refroidie par le réseau d'air frais. Le matériau employé pour celle-ci peut cône être, par exemple, une tôle d'acier normal. Tertio, les possibilités d'application de ce brûleur sont plus vastes.
On peut beaucoup plus facilement le raccorder à un groupe de chauffage, une simple bride avec quelques vis suffisant . cet effet. L'autre chambre de combustion décrite ci-dessus était, au contraire, construite en partie de manière à chauffer en quelque sorte l'autour du coin'' et n'était pas aussi facile a raccorder que le brûleur représente dans les figures 3 et 4. Celui-ci trouve, de préférence, son application dans le chauffage des tubes rota.tifs, sécheurs, fours, courts chauf- fages industriels de tous genres, aussi bien que dans les grandes installations de chaudières à vapeur et chaudières de chauffage central de toutes dimensions.
Il peut être alimenté avec des com- bustibles gazeux et liquides ou avec des matières solides en petits grains.
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Comme organe d'alimentation pour les combustibles gazeux, on peut en outre, comme le montre l'exemple de construction, de la figure 5, et pour autant que le courant de combustible à brûler soit d'un volume relativement important, donc à peu près égal à celui du courant d'air, envisager une deuxième volute d'entrée coaxiale 68, imprimant au combustible gazeux un mouvement de rota- tion, de même sens que celui de l'air pénétrant dans la première volute d'entrée 69.
On peut également brûler à l'aide de ce brûleur toutes sortes de matières combustibles solides, pour autant que celles-ci soient finement pulvérisées et introduites, par un dispositif d'ali- mentation approprié, suivant l'axe du brûleur. Comme dispositif d'alimentation, on peut, comme le montre la figure 6, qui représente un autre exemple de construction, utiliser un simple tube 70, =séné- trant jusque dans la région de plus grand diamètre 71 du brûleur 72.
Sur l'extrémité libre 73 du tube, est posé un petit chapeau 74, en matériau résistant aux plus hautes températures, qui dévie de 180 la direction du mouvement du poussier, en particulier du poussier de charbon, soufflé par le tube d'alimentation, et mélange intimement ce combustible pulvérisé au courant de retour 75, circulant suivant l'axe de la chambre. Le combustible pulvérisé est introduit dans le tube d'alimentation 70 de la manière connue, au moyen d'un transporteur à vis sans fin 76 et d'un ventilateur 77.
Il y a lieu de signaler spécialement que le brûleur de l'invention est également capable de brûler simultanément des com- binaisons de combustibles telles que gaz et huile, gaz et charbor pulvérisé, dans un seul et même groupe. Il suffit simplement, à cet effet, de combiner de manière appropriée les installations d'ali- mentation décrites, par exemple la deuxième volute d'entrée 68 pour le combustible gazeux, d'après la figure 5, avec l'amenée d'huile 18 et la tuyère 21 pour pulvériser l'huile de la figure 1, ou la deuxième volute d'entrée 68 pour le combustible gazeux avec le tube d'alimentation 70 pour le charbon pulvérisé.
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Les exemples de construction décrits ci-dessus de la chambre de brûleur suivant l'invention peuvent également, en raison du mélange intime qu'ils permettent d'obtenir avec les substances mentionnées, amenées sous forme de courants, ou celles qui les accompagnent, être utilisés avec avantage au mélange, ou à la mise ! en réaction de différentes maitères gazeuses, liquides ou pulvéru- lentes.
On a décrit jusqu'ici, dans la description qui précède, un brûleur présentant en direction axiale, une section de sortie ouverte. On a trouvé que ce brûleur pouvait, dans des cas déter- minés, être muni avantageusement d'un dispositif de guidage à la sortie, par exemple sous forme d'une volute de sortie. Ces chabres; de combustion, avec volute de sortie 53 ou 58, telles que les représentent, par exemple, les figures 9,10, 11 et 12, donnent une répartition de température et de concentration uniforme, parti- culièrement favorable, dans la section de sortie. On en arrive en ; tous cas à employer une chambre avec volute de sortie, par exemple 53 et 58 sur les figures 9 à 11.
La forme de construction décrite de l'appareil, avec dispositif de guidage à la sortie, la plupart du temps une volute, permet de monter l'appareil de façon que son axe soit placé verti- calement. Cette façon de procéder s'indique particulièrement, aussi bien pour la réalisation de réactions de combustion, que pour des processus chimiques, dans lesquels des matières solides en petits grains participent à une réaction. Les matières pulvérulentes à traiter sont introduites dans l'appareil verticalement, par le haut au moyen de distributeurs connus. Les substances gazeuses parti- cipant à la réaction, c'est-à-dire l'air, ou le milieu gazeux, servant à véhiculer la matière pulvérulente, sont introduites par en dessous dans le dispositif directeur d'entrée.
Il se forme alors; de nouveau, la zone tubulaire de turbulence intense décrite, conduisant à une combinaison très rapide des corps participant à la réaction. Cette forme de construction de l'appareil peut être
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utilisée pour les processus physiques ou chimiques les plus variés.
Des matières solides en petits grains de tous genres peuvent, entre autres, être séchées, et notamment calcinées ou chauffées, très rapidement. En outre, on peut désulfurer des sulfures de fer, et réduire des minerais de fer, se trouvant à l'état pulvérulent.
On peut naturellement employer l'appareil vertical pour des réactions relevant de la technique de la combustion où entrent des substances solides pulvérisées, telles que le charbon et le lignite.
On peut de même effectuer des réactions de ce genre avec des matières solides pulvérisées, tels des charbons de toutes catégories, sans aller jusqu'à une combustion complète, en tra- vaillant avec une insuffisance d'oxygène, quand on utilise le gaz ou l'air comme moyen de gazéification, de façon à produire, par le processus de carburation lié à cette réaction, un gaz combustible trouvant son emploi, soit comme combustible, soit comme matière première, dans la synthèse chimique.
Comme, par exemple, un produit chimique est soumis aux traitements les plus divers au cours de sa fabrication, l'inven- tion prévoit le montage en série ou en parallèle d'un nombre quelconque des chambres décrites précédemment, afin d'utiliser leur action intensive sur le produit, à chaque stade de son élabo- ration.
A titre d'exemple, la figure 7 montre schématiquement une installation dans laquelle fonctionnent en même temps quatre des chambres citées. Dans la chambre 43, l'air L pourrait être brûlé avec le combustible B en proportions théoriques et produire un gaz inerte chaud I. Deux matières A et B sont mélangées dans la chambre 44; le mélange A + B est chauffé très rapidement, dans la chambre 45, en y ajoutant le gaz inerte I, et les matières A + B réagissent pour donner C + D qui sont refroidis brusquement dans la chambre 46, au moyen d'une injection d'eau froide, par exemple, grâce à quoi leur équilibre chimique s'établit. Les produits C et D sont séparés et retraités dans d'autres appareils.
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Les avantages obtenus par l'assemblage des chambres men- tionnées, pour en former des installations plus importantes, con- sistent entre autres en ce que, dans la chambre 43 par exemple, les gaz à faible pouvoir calorifique peuvent être brûlés, alors qu'ils ne le pourraient pas dans d'autres brûleurs. Dans les chambres 43 et 45, le gaz chaud ne vient pas en contact avec les parois, car une nappe de courant plus froid s'écoule contre celles- ci et les protègent. La chambre 43 peut également aspirer son combustible contre une différence de pression considérable; il ne doit pas être pompé et peut donc être plus chaud ou contenir des impuretés. Dans la chambre 46, on peut atteindre une durée de re- froidissement brusque plus forte que dans les autres mélangeurs.
Ces chambres sont en outre d'un montage extrêmement simple et d'une beaucoup plus longue durée de vie. Pour ces diverses raisons, il est possible d'atteindre, avec une combinaison des chambres décrites, un effet qui, avec d'autres dispositifs, ne pourrait absolument pas être obtenu, sauf dans des conditions essentielle- ment plus défavorables.
On a décrit ci-avant une chambre de mélange et de com- bustion consistant, en principe, en un corps conique creux, dans lequel un gaz ou un liquide pénètre par une volute directrice d'entrée coaxiale, et s'écoule vers la sortie, sous la forme d'un courant hélicodal longeant les parois, en raison de l'impulsion giratoire qui lui est communiquée. La dépression régnant dans le noyau de la volute d'entrée sa manifeste ici pour aspirer une partie de ce courant, l'empêcher de sortir de la chambre et la ramener dans le centre de celle-ci, vers la section d'entrée. De cette façon, sont produits deux courants de sens contraires, dont l'un circule près des parois, de l'entrée vers la sortie, et l'au- tre, en sens opposé, de la sortie vers l'entrée.
Entre les deux courants, se forme une zone d'une turbulence intense, sur laquelle est basée la capacité de mélange de cette chambre.
Il est évident que l'on peut influencer ces opérations
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de mélange en augmentant ou en diminuant l'impulsion donnée au courant de retour. Un moyen très efficace à cet effet est le changement de la largeur axiale de la volute d'entrée. Quand on diminue celle-ci,le débit ainsi que la vitesse de rotation aug- mentent dans la volute, par raison de continuité, et en même temps, s'accroît la dépression dans le noyau qui aspire d'autant plus fortement le courant de retour vers l'arrière. L'intensité du mélange entre les courants d'aller et de retour est ainsi renforcée et toute l'opération de mélange est repoussée radialement vers l'extérieur.
De cette façon, le courant pelliculaire longeant la paroi, non encore touché par la turbulence, est saisi plus violemment et brassé en un temps plus court, jusqu'à la paroi.
Comme, en outre, la chute totale de pression dans la chambre est approximativement proportionnelle à la dépression dans le noyau de la volute d'entrée, elle est également augmentée par suite de la diminution de la largeur axiale de celle-ci.
Quand on amène dans la chambre, par des canalisations coaxiales, des matières quelconques à introduire dans le mélange;, celles-ci, en raison de la disposition adoptée ci-dessus, sont également aspirées avec plus de force.
Une modification de la largeur axiale de la volute d'entrée a donc une influence considérable sur toutes les opérations s'effec- tuant dans la chambre.
La figure 8 montre, à titre d'exemple de réalisation de cette idée inventive, une soupape de transformation de vapeur qui, dans les centrales de chauffe, a fréquemment pour rôle d'étrangler la vapeur surchauffée non utilisée par les turbines et de l'humi- difier, de manière à la rendre propre au chauffage des locaux d'habitation et de travail.
Comme déjà décrit ci-dessus, la chambre consiste en un tube conique 48, dans lequel la vapeur surchauffée 49 pénètre par une volute d'entrée E. Sa largeur axiale 52 peut être modifiée en poussant axialement un piston K, en vue d'obtenir l'étranglement
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souhaité de la vapeur. Celle-ci est évacuée par une volute direc- trice de sortie 47, dans le centre de laquelle l'eau 51, néces- saire au refroidissement, est amenée dans le courant de retour par une tuyère 50, pénétrant dans la chambre et provoquant le mé- lange.
Comme déjà indiqué plus haut, la volute de sortie peut être remplacée par un autre système de guidage du courant, un simple coude tubulaire par exemple.
Une autre forme de construction dh brûleur de l'invention sert spécialement à la combustion d'hydrocarbures, dans le cas où les proportions des matières participant à la réaction sont infé- rieures aux proportionsstoechiométriques. On doit, dans ces cas, faire fonctionner le brûleur, ou la chambre de combustion, à très forte charge, c'est-à-dire avec un très fort débit d'air et de combustible, ce qui a pour conséquence une forte chute de pression dans l'appareil. Dans ces conditions opératoires, la flamme prend une coloration d'un bleu intense. Elle ne rayonne donc pas, brûle complètement sans produire de suie et les fumées d'échappement ac- cusent une forte teneur en gaz combustible, tels que H2, CO, CH4, C2H4, alcools, etc..
Une variante de ce dispositif permet également de fabriquer de l'éthylène à partir de l'éthane, et de l'acétylène à partir du méthane. Il faut ici également maintenir de grandes vitesses de passage, c'est-à-dire des durées de séjour, si faibles qu'elles restent inférieures aux vitesses de décomposition des hydrocarbures correspondants. Grâce à un brusque refroidissement des produits de la réaction obtenu par injection de liquides, d'eau notamment, les produits chimiques prenant naissance sont stabili- sés et peuvent être obtenus à l'état pur en appliquant les procédés de séparation connus. Les gaz produits servent conne matières de départ pour l'industrie chimique, celle des matières synthéti- ques en particulier.
Une autre forme de la chambre de mélange et de combustion suivant l'invention est décrite ci-après. Dans celle-ci, des volu-
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tes directrices sont prévues, aussi bien du côté de l'entrée que de la sortie.
Cette forme de construction sera décrite ci-après, avec référence aux figures 9 et 10.
La figure 9 représente schématiquement une vue extérieure d'une chambre de combustion, tandis que la figure 10 montre une coupe longitudinale schématique à travers celle-ci. Les mêmes références sont utilisées sur les deux figures.
La chambre de mélange et de combustion comporte, par exemple, un corps creux H, tubulaire ou tronconique, dans lequel un fluide pénètre par une volute directrice d'amont E1, et sort par une volute directrice d'aval 53. Le combustible peut être introduit en 54. La chute de pression totale du fluide traversant cette chambre résulte en principe de l'opération de mélange dans le corps creux, ou, à côté de l'échange de substances, il se produit nécessairement un échange d'impulsions, et de la chute irréversi- ble qui se produit dans le noyau de la volute d'entrée et dont l'importance est déterminée par la condition qu'elle doit être suffisante pour aspirer vers l'arrière, dans le centre de la chambre de mélange, le courant de retour s'étendant de la sortie à l'en- trée. Par prudence, cette chute de pression doit naturellement être toujours calculée largement.
Il est donc important de disposer d'un moyen permettant de faire varier la perte de charge entre certaines limites.
Suivant l'invention, ce moyen consiste, comme le montre la figure 10, à remplir partiellement le noyau de la volute d'admis- sion E1 avec un corps K1, à peu près conique. Ce corps K1 repousse quelque peu vers l'extérieur le courant pénétrant dans la chambre et il ne se présente désormais plus de traînées dans la région du noyau de la spirale E, où la chute de pression est la plus forte.
La perte de vitesse due à ces traînées, qui apparaît toujours sur un parcours où se produit une perte de charge irréversible, diminue dans la mesure où les traînées sont repoussées en dehors du centre
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de la dépression et la chute de pression totale dans la chambre diminue en conséquence. Afin de pouvoir régler cet effet à vo- lonté, il est indiqué de pouvoir régler le corps de remplissage conique en position et en dimension, ce qui se fait facilement à l'aide de dispositifs appropriés. Le corps K1 peut, par exemple, être interchangeable de l'extérieur, de façon à pouvoir régler les conditions de travail en marche.
Comme on le sait, il est facile d'effectuer une combus- tion avec un excès d'air. Si celui-ci, par contre, doit être aussi réduit que possible, ou même si cette combustion doit s'effectuer avec les proportions stoechiométriques de combustible et d'air, la difficulté se présente de mélanger ceux-ci, de façon parfaitement uniforme et complète, pour les faire brûler et de rester maître des hautes températures supérieures à 20DOO résultant de la com- bustion.
Ce problème n'a pas reçu de solution satisfaisante jusqu' ici. On s'efforce de maîtriser les températures de combustion par des revêtements céramiques et on tient compte de leur durée réduite, en raison notamment des sollicitations dues aux changements de température. Le rapport air-combustible s'approche prudemment de la valeur stoechiométrique, dans la mesure où le permet la perte croissante des imbrûlés dans les fumées.
Suivant l'invention, les deux problèmes du mélange et de la combustion complète de l'air et du combustible, et du contrôle de la température des parois, peuvent être résolus de façon très simple, par une combinaison de deux des chambres de combustion et de mélange décrites précédemment, comme le contre la figure 11.
Dans celle-ci :
I = chambre primaire
56 = volute directrice d'entrée de la chambre primaire
80,79 = introduction du combustible
II = chambre secondaire
57 = volute directrice d'entrée de la chambre secon- daire
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58 = volute de sortie de la chambre secondaire
59 = réfrigérant.
L'air de combustion,auquel la volute 'entrée 58 com- munique une impulsion giratoire, pénètre nélicoîdalement, suivant la flèche 58, dans la chambre primaire I, qu'elle traverse en s'appliquant contre sa paroi extérieure sous l'effet de la force centrifuge, jusqu'à sa sortie rétrécie en forme de cône. Un peu avant celle-ci, se fait sentir la succion de la forte dépression agissant dans le centre de la volute d'entrée, qui empêche une grande partie du courant tendant à s'écouler vers la sortie de passer dans celle-ci, et l'aspire dans le centre de la chambre pour la renvoyer vers la volute d'entrée, où elle s'épanouit radialement et change de sens, pour revenir à nouveau vers la sortie en longeant la paroi.
Entre ce courant de paroi et le courant de retour, s'établit dans le centre de la chambre une zone de turbulence intense dans laquelle s'opère une première combustion partielle.
Le combustible nécessaire à cet effet est, suivant les circonstances de l'exploitation et les caractéristiques du brûleur, amené par au moins une des conduites de combustible ou de gaz 80 ou 79, dans la chambre primaire où il brûle avec une flambe qui jaillit de celle-ci pour pénétrer profondement dans la chambre secondaire. La flamme est entourée d'une couche d'air froid d'une intensité moindre et d'une plus grande stabilité, dont l'epaisseur et l'allure peuvent être facilement adaptées aux nécessités, par réglage des conditions d'écoulement dans la chambre primaire. On choisit, de préférence, l'épaisseur de cette couche d'air de façon qu'elle soit relativement forte à l'entrée de cette derniè- re, pour atteindre à sa sortie une valeur réduite à volonté.
La chambre secondaire II est traversée par un gaz inerte froid introduit en 81, et constitué par des gaz brûlés recyclés ou de la vapeur d'eau, de la même façon que la chambre primaire I est parcourue par l'air introduit en 78. La flamme,
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entourée d'une couche d'air frais, sortant de la chambre primaire,, traverse la chambre secondaire dans son milieu jusqu'à la volute d'entrée 57, où elle se retourne radialement vers l'extérieur, change de sens et gagne avec le courant de gaz inerte la volute de sortie 58. En même temps, la flamme souffrant d'une insuffisance d'air se mélange à l'air résiduel et brûle complètement.
Les pro- duits de la combustion, à une température de plus de 2000 C, se mélangent dans une proportion importante au gaz inerte, se refroi- dissent et quittent la chambre, encore entourés partiellement d'une couche de ce gaz, par la volute de sortie 58.
De cette manière, il est possible d'obtenir en plus d'une combustion complète, avec les proportions théoriques d'air et de combustible, une chambre de combustion à parois relativement froides et donc d'une durée de vie plus longue. Comme aucun matériau résistant à la chaleur n'est nécessaire, cette chambre est donc plus légère et moins coûteuse. Elle peut, grâce à un réglage des conditions d'écoulement, s'adapter, dans une très grande mesure, à toutes les conditions d'exploitation et est de ce fait indiquée non seulement pour la production de gaz inertes, mais également pour les réactions chimiques et les opérations de mélange les plus diverses, en particulier, lorsque le danger d'une attaque thermique ou chimique des parois doit être évité.
En outre, le fait que les produits de la réaction peuvent . être très rapidement refroidis par le courant de gaz inerte péné- trant dans la chambre secondaire II permet d'appliquer cette combi- naison de chambre à l'interruption de réactions chimiques et de l'établissement d'équilibres. Le gaz inerte cité peut éventuellement être remplacé par un autre gaz susceptible d'entrer en réaction.
Il est également possible d'employer sans difficultés des liquides, au lieu des gaz dont question dans la description ci- dessus.
Un autre perfectionnement de la chambre de mélange et de combustion décrite dans ce qui précède est décrit ci-après.
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On sait qu'il est essentiel pour la capacité de fonc- tionnement de la chambre de combustion et de mélange mentionnée que.l'intérieur de celle-ci soit traversé, d'une extrémité à l'autre, par un courant longeant les parois, qui, à cette autre extrémité, change de sens et retourne de nouveau jusqu'à la première. Entre les courants d'aller et de retour il se forme une zone de turbu- lence intensive qui provoque le mélange intime du fluide traver- sant la chambre.
Comme déjà indiqué, l'existence d'un courant de retour bien marqué dans le milieu de la chambre est essentiel pour réaliser le mélange intime envisagé. Ce courant de retour est pro- voqué par la forte dépression régnant dans le milieu de l'extrémi- té de la chambre nommée en premier lieu et qui l'aspire. On ob- tient d'habitude cette dépression en imprimant au courant entrant dans la chambre une certaine vitesse tangentielle, au moyen d'une volute d'entrée ou d'une roue à ailettes. Comme le montre l'expé- rience, l'angle de la volute ou des ailettes doit être soigneu- sement réglé sur la conicité et les diverses dimensions de la chambre, car autrement le courant n'est pas assez stable, c'est-à- dire qu'il ne s'écoule pas à une vitesse et sur une section suffi- santes.
Dans les applications de la chambre, il arrive souvent que pour des raisons architecturales extérieures, ou pour d'autres raisons, une harmonisation des dimensions de la chambre dans le sens indiqué ne soit pas possible. On n'obtient pas dans ce cas un courant de retour.d'une stabilité suffisante et la chambre fonc- tionne mal ou même pas du tout.
Suivant l'invention, on tourne la difficulté en pré- voyant dans une chambre de ce type des moyens permettant de faire varier la section d'entrée de celle-ci, de préférence en la diminuant, suivant ce qu'exige la stabilisation du courant.
Ces moyens peuvent domporter, par exemple, des diaphrag- mes ou des bagues affectant à peu près la forme d'un bourrelet, %Il.
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grâce auxquels la section d'entrée peut être réduite dans la mesure désirée. Comme cette section doit s'adapter aux conditions qui prévalent, ces diaphragmes, bagues, etc. doivent pouvoir être modifiés de façon appropriée ou être facilement interchangeables.
Un diaphragme en forme de bague épaisse peut par exemple être constitué par des écailles de forme appropriée, disposées sur une périphérie circulaire, se recouvrant partiellement, comme dans un diaphragme iris, et pouvant glisser plus ou moins l'une sur l'autre, de manière à modifier de façon correspondante l'ouverture intérieure.
Un exemple de cette forme de l'invention est représenté sur les figures 12 à 14.
La figure 12 est une coupe longitudinale schématique à travers la chambre du brûleur; la figure 13 représente schématiquement un diaphragme variable composé de sections d'anneaux se recouvrant à la façon d'écailles; la figure 14 montre la coupe transversale d'une écaille.
Sur la figure 12, 67 désigne la chambre conique, qui dans cet exemple comporte une volute n'entrée 60 et une volute de sortie 61, pouvant supporter une conduite d'amenée 62 pour le combustible. La section d'entrée 65 est rétrécie au moyen d'un anneau stabilisateur en forme de bourrelet. Conformément au prin- cipe de la giration, dans la théorie de l'écoulement, ce rétrécis- sement augmente, comme on le sait, la vitesse tangentielle du cou- rant entrant dans la chambre 67 et renforce également aussi, sui- vant le principe de Bernouilli, la dépression dans le centre de la section d'entrée, dans une mesure suffisante pour assurer avec certitude la stabilisation du courant de retour. De cette façon, la chambre peut remplir sa fonction, même dans des conditions extérieures défavorables.
La figure 13 représente schématiquement une bague sta-
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bilisatrice en forme de diaphragme iris. Comme, pour des raisons relevant de la technique de l'écoulement, la bague stabilisatrice présente pratiquement une section en forme de bourrelet, les éléments constituant le diaphragme doivent également avoir une section identique. La figure 13 montre deux éléments de ce type 63 et 64, rentrés l'un dans l'autre et se recouvrant comme des écailles. Un nombre approprié de ces éléments répartis sur la périphérie constituent une bague, telle celle désignée par 66 dans la figure 12. La figure 14 représente une de ces écailles en coupe.
Il va de soi que la bague stabilisatrice 66 peut égale- ment être d'une pièce, la section souhaitée étant alors obtenue par l'insertion d'une second bague appropriée.
REVENDICATIONS.
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1.- Dispositif pour effectuer des réactions chimiques, en particulier des combustions, se présentant de préférence sous la forme d'un brûleur à huile, caractérisé par une chambre de com- bustion (15) symétrique par rapport à son axe, de préférence conique, s'élargissant dans le sens de l'écoulement, avec intro- duction tangentielle, suivant un mouvement hélicoïdal, de l'air de combustion, de façon que celui-ci s'écoule d'abord suivant un parcours hélicoïdal le long des parois de la chambre (15) vers la sortie (16), d'où il est renvoyé partiellement vers l'intérieur, pour revenir suivant l'axe jusqu'à la section d'entrée de la chambre, en provoquant ainsi la formation d'une zone à turbulence intense, entourant le courant de retour à la manière d'un tube.