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"Brûleur à gaz".
Cette invention concerne des brûleurs à gaz et a pour but de fournir un brûleur à gaz perfectionné qui puisse produire une flamme laminaire ou plate et lui convienne pour brûler des combustibles gazeux possédant des vitesses de flammes différentes.
Les brûleurs à gaz ordinaires sont prévus pour être em- ployés avec un combustible gazeux particulier et un début thermique donner et un brûleur traditionnel convenant pour brûler, par exem- ple, du gaz de charbon ne convient généralement pas pour brûler, avec le même débit calorifique, un autre gaz, tel que le méthane, possédant une vitesse de flamme inférieure à celle du gaz de charbon, puisque les flammés ont tendance à s'élever 5 partir des orifices de sortie du brûleur et même à s'éteindre complètement en laissant sortir du brûleur du gaz non brûle.
Suivant l'invention, il est fourni un brûleur à qaz cons- titué par une chambre possédant dans sa paroi un orifice de sortie
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de la flamme, deux cloisons, montées à l'intérieur de la chambre, aveo leurs bords subdivisant l'orifice de sortie de la flamme en une section centrale et deux sections extérieures sur les côtes opposés de celle-ci: les cloisons coopèrent avec la paroi de la chambre, pour former un compartiment % haute pression communiquant avec la section centrale de l'orifice de sortie de la flamme et deux compartiments à basse pression, communiquait respectivement avec les deux sections extérieures:
un dispositif amené le gaz à une pression relativement élevée au compartiment à haute pression et à une pression relativement basse aux,compartiments à basse pression: les parties marginales des cloisons, à l'orifice de sor- tie de la flamme, et la paroi de la chambre entourant cet orifice sont arrangées de manière que le gaz venant du compartiment à , haute pression sorte par la section centrale de l'orifice en cou- convergents rants, parallèles au plan longitudinal passant par l'axe de l'ori- fice, de sorte que le gaz sortant de ce dernier se répand en forme de nappe et brûle avec une flamme plate, une partie au moins du gaz à la base de la flamme étant fournie par les deux sections extérieures de l'orifice.
Il doit être entendu qu'indépendamment de la forme et des dimensions relatives de l'orifice de sortie de la flamme, le plan longitudinal passant par l'axe de l'orifice est le plan nor- mal au plan transversal passant par les axes des sections centrale et extérieures de cet orifice.
Dans la brûleur à gaz perfectionne, le gaz venant du compartiment à haute pression sort de la section contrale de l'orifice de sortie de la flamme en courants à grande vitesse et brale pour former la masse de la flamme, y compris la partie supé- rieure de celle-ci. Le gaz venant des deux compartiments à basse pression sort des deux sections extérieures de l'orifice de sortie de la flamme en courants à faible vitesse et brûle pour former une partie au moins de la base.de la flamme, Si la flamme du courant à grande vitesse se soulevait et s'éteignait, le gaz de ce courant serait immédiatement rallumé par la flamme des courants à faible
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vitesse,
La flamme reste donc stable quand on utilise le brûleur pour brQler l'un quelconque de différents gaz combustibles pré- sentant une large gamme de vitesses de flamme. On peut utiliser un unique brûleur suivant l'invention pour brûler des gaz ou des vapeurs combustibles bruts ou épurés, tels que le méthane, le pro- pane, le butane, des mélanges de gaz non mélanges antérieurement avec l'air ou, en variante, des mélanges gaz-air, des mélanges oxygène-gaz de charbon, des mélanges de vapeur d'huile et d'air ou des suspensions de solides ou de liquides dans l'air, dans l'oxygène ou dans un autre gaz porteur.
Le dispositif d'amenée du gaz pour les compartiments à basse pression peut être constitué par de petites ouvertures dans les cloisons, qui permettent l'écoulement du gaz à une vitesse réduite du compartiment à haute pression vers les compartiments à basse pression, ou par des tubes de petit diamètre conduisant du compartiment à haute pression aux compartiments à basse pres- sion. Le gaz pour les compartiments à basse pression peut toutefois venir d'une source indépendante et au cas où le brûleur doit s'uti- liser avec un mélange de gaz combustible et d'air, il peut être indiqué d'alimenter .es compartiments à basse pression avec un mélange de gaz contenant moins d'air que le mélange fourni au compartiment à haute pression.
Le gaz dans le compartiment à haute pression serait gé- néralement à une pression comprise entre 2,5 et 0,25 mm de colonne d'eau, mais si on le désire, cette pression peut être appréciable- ment plus élevée ou plus asso.
L'orifice de sortie de la flamme peut être formé par une ouverture dans une paroi relativement minci: de la chambre et les parties marginales des deux cloisons s'étendent en travers de l'orifice, pour subdiviser celui-ci en une secton centrale et deux sections extérieures ; les parties marginales des cloisons sont parallèles aux cotés du plan longitudinal passait par l'axe de l'orifice et sur les cotés opposés de celui-ci. Les parties marginales des cloisons forment ainsi deux parois latérales
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parallèles conduisant aux bords latéraux de la section centrale de l'orifice, de sorte que le gaz s'approche de celle-ci en courants convergents, parallèles aux parties marginales des cloisons.
Les courants convergents sortant de la section centrale de l'orifice se rencontrent et s'aplatissent en une nappe qui brûle avec une flamme plate,
La chambre du brûleur à gaz perfectionné possède, de pré- ' férence, une tête de brûleur en forme de coin, avec un certain nombre d'orifices de flammes s'étendant en travers du sommet de la tête; les cloisons sont constituées par deux plaques latérales s'avaçant dans la tête suivant la longueur de celle-ci;
les bords supérieurs des plaques latérales se teminent aux parois de la tête,! ou près de celles-ci, sur les cotes opposés du plan central de la tête et s'étendent*en travers des orifices de la flammée les bords inférieurs des plaques latérales se terminent aux parois latérales de la tête de brûleur et leurs bords latéraux se terminent aux parois extrêmes de celle-ci. Le plan central de la, tête de brûleur en forme de coin est le plan de symétrie passant par le sommet de celle-ci.
Les deux cloisons peuvent être espacées l'une de l'autre,',' par des pièces d'écartement montées sur des boulons s'étendant en- .' tre les deux cloisons, par des saillies formées ou encastrées dans les cloisons, ou par une plaque ondulée, positionnée dans le pas- sage entre les deux cloisons qui conduit aux sections centrées des orifices de la flamme et serrée entre ces deux cloisons.
Une mince plaque centrale plane peut toutefois être positionnée dans le passage entre les deux cloisons conduisant aux sections centrales des orifices de la flamme et être espacées des cloisons d'une distance rendant difficile le retour de la flamme dans la chambre à gaz, afin d'empêcher ainsi un retour de flamme quand le brûleur fonctionne avec des gaz à combustion rapide, tels que le gaz de charbon contenant une quantité considérable d'hydro- . gène.
La chambre du brûleur à gaz peut être constituée par un tube présentant un certain nombre d'orifices de sortie de la
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flamme espacés le long du haut du tube et les cloisons sont cons- tituées par deux plaques latérales dont les bords s'étendent en travers des orifices de flammes; les plaques latérales coopèrent avec la paroi du tube pour former les compartiments à basse et à haute pression..
Dans un brûleur à gaz à tuyère suivant l'invention, l' orifice de la flamme peut être constitué par une ouverture rec- tangulaire dans l'extrémité de la tuyère qui possède une section de sortie en forme de coin, composée de deux parois parallèles opposées et de deux parois convergentes opposées; les extrémités extérieures des parois forment les cotes d,l'orifice de la flam- me et les cloisons sont munies de deux languettes qui s'avancent dans la section de sortie et coopèrent avec les parois parallèles pour former des passages communiquant avec les compartiments à basse pression formes entre les cloisons et la paroi interne de la tuyère.
On décrira maintenant des formes d'exécution de l'inven- tion à titre d'exemple, en se reportant aux dessins annexés, oû : la figure 1 est une coupe transversale verticale dans un brûleur suivant l'invention, équipé d'une tête en forme Ce coin; la figure 2 est une vue en plan du brûleur de la figure 1 la figure 3 est une coupe transversale verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 1, la figure 4 est une coupe transversale dans un brûleur annulaire$ la figure 5 est une vue suivant la ligne 5-5 de la figure
4, la figure 6 est une vue en plan d'un brûleur à tube sui- vant l'invention; la figure 7 est une vue suivant la ligne VII-VII de la figure 6; la figure 8 est une vue en bout d'un brûleur à tuyère suivant l'invention, et
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les figues 9 et 10 sont des vues suivant les lignes IX-IX et X-X respectivement.
Le brûleur représenté aux figures 1 à 3 est constitue par une enveloppe creuse 10, présentant dans le haut une étroite ouverture rectangulaire, une tête de brûleur 11 en forme de coin, montre au-dessus de l'ouverture supérieure de l'enveloppe et coopérant avec les parois latérales 12 de celle-ci pour former une chambre 13 d'amenée du gaz, un ensemble de cloisons 14, place . ' à l'intérieur de la tête de brûleur, et un injecteur 15 monté sur une extrémité ouverte d'un tube mélangeur 16 formé dans le fond de l'enveloppe et conduisant à la chambre d'alimentation 13.
La tête de brûleur 11 est formée à partir d'une bande de tôle métallique, pliée longitudinalement pour former une nervure 17 en forme de coin, avec des bords latéraux verticaux 18, et pliée transversalement près des extrémités pour former les parois extrêmes 19. La tête de brûleur présente une série d'ori- fices de sortie de la flamme rectangulaire 20, espacés le long de la nervure en forme de coin et s'étendant en travers du sommet de celle-ci.
Les bords latéraux 18 et les parois extrêmes 19 de la tête du brûleur sont fixés au moyen de boulons 21 aux surfaces extérieures des parois latérales et extrêmes de l'enveloppe entourant l'ouverture supérieure de celle-ci,
L'ensemble de cloisons 14 est constitué par une plaque, centrale 25 et deux parois latérales 26, pliées chacune longitu-,
dinalement afin de former une paroi verticale et une paroi hori- zontale. La plaque centrale 25 est attachée entre les deux parois vaticales des plaques 26 par des boulons 27 et en est espacée par . des éléments d'écartement 28 prévus sur le boulon 271 L'ensemble de cloisons 14 repose sur les extrémités supérieures des parois latérales 12 de l'enveloppe avec la plaque centrale 25 située dans le plan central de la tête 11 et dont le bord supérieur est voisin du sommet de cette dernière.
Les plaques 25 et 26 ont une dimension telle que les extrémités ext6rieures des parois horizon- tales des plaques 26 sont en contact avec les bords inférieurs des
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parois latérales de la nervure 17 et que les extrémités des plaques sont en contact avec les parois extrêmes 19 de la tête du brûleur. Les bords supérieurs des parois verticales des plaques 26 se terminent près des bords supérieurs de la nervure 17 et s'étendent en travers des orifices 20 de sortie de la flam- me, de manière à subdiviser chaque orifice en une section centrale 29 et deux sections extérieurs 30 (figure 2). Les parois horizon- tales des plaques 26 sont percées d'une série de petites ouvertures 31.
Les plaques latérales 26 coopèrent donc avec les parois laté- rales de la nervure 17 pour former deux compartiments 32 à basse pression et coopèrent avec l'enveloppe 10 par former un comparti- ment 33 à haute pression.
L'injecteur 15 ne fait pas partie de la présente inven- tion et peut être d'une construction appropriée quelconque, arran- gée pour injecter du gaz ou un mélange de gaz et d'air dans le tube mélangeur 16.
Quand le brûleur fonctionne, les gaz passent par le tube mélangeur et le compartiment 33 dans la chambre d'alimentation 13. Une forte proportion des gaz, par exemple 75% ou plus, passe par les passages formés entre la plaque centrale 25 et les parois verticales des plaques 29 ainsi que dans le sommet de la nervure 17 de la tète de brûleur.
Les gaz s'écoulent ensuite le long du sommet de la nervure et sortent par la section centrale 29 des orifices 20 de sortie de la flamme, Comme les gaz approchant des sections centrales 29 sont confinés entre les deux plaques 26, il sort de chacune de ces sections en courants convergents parallèles au plan longitudinal passant par les axes des orifices de sortie de la flamme et se rejoignent pour donner une flamme plate ou en forme d'éventail qui, en raison de sa grande surface enveloppe, brûle à une vitesse accélérée.
Le reste des gaz, c'est-à-dire 25% au mois, passe par les ouvertures 31 dans les compartiments 32 dont il sort par les sections extérieures 30 des orifices 20. La flamme produite par le gaz sortant des sections extérieures 30 fait partie de la base de la flamme totale à l'orifice.
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Les orifices 31 limitent l'écoulement du gaz du compar- liment 33 dans les deux compartiments 32, de sorte que le gaz du compartiment 33 est à une pression beaucoup supérieure à celle du gaz des compartiments 32. Le courant de gaz sortant de la section centrale 29 de chaque orifice de sortie de la flamme, qui est en , communication directe avec le compartiment 33 à haute pression, a ainsi une vitesse beaucoup plus grande que les deux courants de gaz sortant des deux sections extérieures 30 de l'orifice qui sont en communication directe avec les compartiments 32 à basse près- ' sion.
Les flammes des courants à faible vitesse, sortant des sec- tions extérieures 30, stabilisent la flamme du courant à grande .. , vitesse quand on utilise le brttleur avec des gaz ayant une vitesse de flamme réduite et la flamme du courant à grande vitesse a ten- dance à se soulever et à s'éteindre.
La plaque centrale.25 subdivise l'espace compris entre les deux parois verticales des plaques 26 en deux étroits passages et réduit ainsi le risque de retour de flamme quand on utilise le brûleur avec des gaz ayant une vitesse de flamme élevée. La plaque centrale 25 peut être supprimée si le brûleur doit seulement s'uti- liser avec des gaz brûlant lentement.
Si l'on désire dégager de la chaleur sur une surface plus, grande que celle assurée par le brûleur /de la figure 1, une série de têtes de brûleur 11, possédant chacune un ensemble de cloisons 14 comme aux figures 1 à 3, peuvent être arrangées côte à côte pour former une tête de brûleur multiple, alimentée par du gaz venant d'une chambre d'alimentation unique dans une enveloppe de brûleur commune, En variante, on peut arranger un certain nombre des têtes de brûleur 11 en forme d'étoile sur une enveloppe de forme correspondante, pour obtenir un groupe de flammes horizon- tales rayonnant depuis un axe central.
Le brûleur annulaire des figures 4 et 5 est du type uti- lisé par-exemple comme plaque chauffante de cuisinière et est cons- titué par une enveloppe cylindrique 40, ouverte dans le haut, un couvercle circulaire 41, monté sur l'enveloppe 40 et coppérant avec celle-ci pour former une chambre d'alimentation 42, et un ensemble
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de cloisons 43 placé entre l'enveloppe et le couvercle du brû- leur.
Les parois latérales 44 de l'enveloppe 40 et les parois latérales 45 du couvercle 41 sont chanfreinées intérieurement, com- me indiqué, pour munir la chambre d'alimentation d'une section de sortie en forme de coin et les bords correspondant des parois la- térales de l'enveloppe et du couvercle sont découpés à des inter- valles espaces autour de leur périphérie, pour former des orifices de flammes 46 qui s'ouvrent dans le sommet de la sortie en forme de coin de la chambre d'alimentation 42.
L'ensemble de cloisons est constitué par un tube évasé 47, coopérant avec les parois latérales de l'enveloppe 40 pour former un compartiment à basse pression 48, et un disque circulaire 49, monté sur des éléments d'écartement 50 prévus sur l'extrémité évasée du tube 47 et coopérant avec le couvercle 41 en vue de former un autre compartiment 51 à basse pression. Le tube 47 et le disque 49 coopèrent également pour former un compartiment à .haute pression 52 dans le centre du brûleur. Le tube 47 et le disque 49 sont percés de petites ouvertures 53 et 54 qui per- mettent le passas d'un courant de gaz limité du compartiment 52 à haute pression dans 1es deux compartiments 48,51 à basse pres- sion.
Le bord circulaire du disque 49 et le bord de l'extrémité évasée du tube 47 s'étendent en travers des orifices 46 de sortie de la flamme sur les côtés opposés du plan central de la section de sortie annulaire de la chambre d'alimentation subdivisant ainsi chaque orifice de flamme en deux sections extérieures, communiquant avec les compartiments 48,51 à basse pression, et une section cen- trale communiquant, par le passage compris entre le disque 49 et l'extrémité évasée du tube 47, avec le compartiment 52 à haute pression.
Le brûleur des figures 4 et 5 fonctionne de la même manière que celui des figures 1 à 3. Le gaz ou le mélange de gaz et d'air inflammable est amené dans un tube mélangeur 55 conduisant au compartiment haute pression 52, Une majeure partie des gaz passe
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par le passage compris entre le disque 49 et l'extrémité . évasée du tube 47 et sort des sections centrales des orifices de sortie de la flamme en un courant plat de vitesse relati- vement élevée, tandis que le restant des gaz passe par des ouvertures 53 et 54 dans les compartiments 48 et 51 à basse pres- sion et sort ensuite des sections extérieures des orifices de flamme en deux courants de faible vitesse.
Le brûleur des figures 5 et 7 est constitué par un tube cylindrique 60 muni d'un certain nombre d'orifice circu- laire 61 de sortie de la flamme, le long du haut du tube et une pièce rapportée 62 ayant une section en U inversé,s'étendant sur toute la longueur du tube. La pièce rapportée est constituée par une base 63 reposant sur la paroi intérieure du tube et deux parois latérales 64 dont les parties inférieures convergent vers l'intérieur et vers le haut et dont les partiessupérieures montent verticalement) Les extrémités de la place rapportée sont scellées aux parois extrêmes, non représentées, du tube. Les bords supérieurs des parois latérales 64 s'étendent en travers des ori- fices 61 de sortie de la flamme et subdivisent chaque orifice en une section centrale 65 et deux sections extérieures 66.
Les parois latérales sont percées d'ouvertures 67 dont une seulement est représentée à la figure 7.
Quand le brùleur des figures 6 et 7 fonctionne, le gaz est amené, à une pression relativement élevée, au compartiment
68 formé entre les parois latérales 64, la base 63 et le haut du tube; les ouvertures 67 permettent un écoulement de gaz limité du compartiment 68 dans les deux compartiments 69 formés entre chaque paroi latérale 64 et la paroi adjacente du tube.
Le gaz du compartiment 68 s'approche de chacune des sections centrales
65 des orifices de sortie de la flamme par les extrémités opposées, en étant confiné sur les côtés de la section, entre les parties supérieures verticales des parois latérales 64, de sorte que le gaz sort de chaque section centrale 65 en courants convergents parallèles au plan vertical passant par les axes des orifices et,,,
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se rejoignent pour former une nappe brûlant avec une flamme plate.,,
Le gaz venant des compartiments 59 à basse pression sort par les sections extérieures 66 de chaque orifice et produit des flammes stabilisantes qui se confondet avec la base de la flamme plate venant de la section centrale ce l'orifice.
Le brûleur des figures 8 à 10 est constitué par une tuyère formée par un tube vertical cylindrique 70 présentant au sommet un nez effilé 71 percé d'un orifice de sortie de la flamme central, rectangulaire, 72, Le nez 71 comprend un évidement in- térieur 73 en forme de coin, conduisant à l'orifice 72 et délimité par deux parois terminales convergentes 74 et deux parois latéra- les verticales et parallèles 75. Deux cloisons 76 sont ajustées à l'intérieur du tube, sur les côtés opposés de l'orifice de sortie de la flamme. Chaque cloison possède une paroi verticale 77 . en forme de V, une languette concave en s'avançant vers le haut, qui est une extension de la base de la paroi en V, et une paroi intérieure 79 qui ferme l'extrémité inférieure de la cloison.
Les bords extérieurs de la paroi latérale 77 et de la paroi inférieure
79 s'aboutent contre la paroi interne du tube, les parties exté- rieures du bord supérieur de la paroi latérale 77 s'aboutent contre une paroi plate intérieure 80 du nez 71 et les bords de la languet- te concave 78 s'aboutent à la paroi latérale verticale adjacente
75, dans l'évidement du nez. La base des parois latérales en V des cloisons sont réunies par une broche 81.
Lesdeux cloisons coopèrent donc avec la paroi intérieure du tube,pour former deux compartiments 82, tandis que les languettes 78 s'avancent dans l'orifice de sortie de la flamme et le subdivise en une section centrale 83 et deux sections extérieures 84, Les cloisons sont percées d'un certain nombre de petites ouvertures 85 qui permettent le passage d'un courant.de gaz limité de l'intérieur du tube vers les deux compartiments 82.
Pendant le fonctionnement, la majeure partie du gaz amené à l'intérieur du tube s'écoule entre les deux cloisons et sort par la section centrale 83 de l'orifice de sortie de la
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flamme; le restant du gaz passe par les ouvertures 85 dans les
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compartiments 82 et sortir les deux sections extêtieurea 84 de'l ;,' ; l'orifice. Lesdaux parois convergentes 74 du nez dirigent le gaz ,1'
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sortant par la section centrale en courants convergents, parallë" ;1,, ,,;,:gi;;, les au plan de symétrie entre les parois latérales 75 du nez, et " \\ :i:\ .
Jf les courants convergents se rejoignent pour former une nappe brut ho' -... -t"(1i lant avec une flamme plate, Le gaz sortant des deux sections ex- térieures de l'orifice produit des flammes stabilisantes, qui se
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confondent avec la base de la flamme plate venant de la section ',,;:' ' centrale de l'orifice. ''.'
REVENDICATIONS
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1.
Brûleur à gaz, caractérisé par une chambre de brûleur possédant un orifice de flamme dans sa paroi, deux cloisons montées à l'intérieur de la chambre, avec leurs bords subdivisant l'orifice de sortie de la flamme en une section centrale et deux sections extérieures sur les cotés opposés de celle-ci, les cloisons coopé- rant avec la paroi de la chambre pour former un compartiment à
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haute pression communiquant avec la section centrale de l'orifice¯" 'f '\ :
1".' de sortie de la flamme et deux compartiments à basse pression com- muniquant respectivement avec les deux sections extérieures, et un dispositif pour amener le gaz à une pression relativement élevée dans le compartiment à haute pression et à une pression relative- ment basse dans les compartiments à basse pression, les parties marginales des cloisons à l'orifice de Sortie de la flamme et la paroi de la chambre entourant ce dernier étant arrangées de manierez que le gaz venant du compartiment à haute pression sorte par la section centrale de l'orifice en courants convergents, parallèles
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au plan longitudinal passant par l'axe de l'orifice, de maniére ,