Brûleur <B>à</B> combustible fluide, <B>à</B> flamme <B>en</B> vrille La présente invention concerne un brûleur à combustible fluide, par exemple à mazout ou à gaz, pour le chauffage de chaudières et autres appareils d'utilisation de calories.
Elle a pour but de pouvoir équiper plus particulièrement des foyers cylindriques sous contre-pression, dont la chambre de combus tion ne doit pas être raccordée à une cheminée ou à un extracteur de fumées, un simple orifice suffisant à évacuer les gaz de combustion.
Elle a également pour but, dans des appa reils d'utilisation de ce genre, d'assurer, sur la plus courte distance possible, une combustion et une production de COz aussi parfaites que possible, approchant le maximum théorique, et cela pour tous les débits variant en considéra ble proportion, par exemple de 1 à 10.
Dans ce but, le brûleur, objet de l'inven tion, est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre d'amenée d'air de combustion, qui est agencée pour donner à cet air un mouvement tournant, et qui est pourvue d'une sortie d'air annulaire latérale, et un injecteur de combusti ble entouré d'une cloison au moins en partie cylindrique, qui isole la zone axiale où se crée une dépression.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du brûleur suivant l'invention. La fig. 1 est une vue de derrière de la pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 en est une coupe verticale par l'axe.
La fig. 3 montre schématiquement le par cours de l'air et des gaz à l'intérieur du brû leur.
La fig. 4 est une vue de derrière de la se conde forme d'exécution.
La fig. 5 en est une coupe verticale par l'axe.
La fig. 6 est une vue de face du disque d'extrémité d'un cylindre entourant la zone axiale. La fig. 7 est une vue d'une variante de ce disque. La fig. 8 est une variante du dispositif d'alimentation en air de combustion et pour la zone axiale.
La fig. 9 est une vue de face de la variante de la fig. 8.
La fig. 10 représente le développement du cylindre isolant la zone axiale, montrant la disposition extérieure des aubes destinées à communiquer un mouvement hélicoïdal à l'air de combustion.
La forme d'exécution des fig. 1, 2 et 3 comporte une chambre 1, en forme de spirale, fermée latéralement, d'un côté, par une cloison 2, à travers laquelle passe, dans l'axe, une ame née 3 de mazout ou de gaz vers un injecteur 4. Cette chambre donne à l'air de combustion un mouvement tournant.
Autour de l'injecteur 4 est disposée une cloison cylindrique 5 terminée par une partie tronconique 6, dont l'inclinaison par rapport à l'axe est au moins de 450. La cloison 5 est avantageusement établie en deux pièces coulis santes l'une dans l'autre, la partie fixe étant fixée à la paroi 2, tandis que la partie mobile est montée à l'extrémité de tiges 7, avec poi gnées qui traversent cette paroi 2.
Un conduit cylindrique 8 est, en outre, monté également sur tiges 9 à poignées traver sant la paroi arrière 2 ; ce conduit est suscep tible de coulisser dans la paroi cylindrique 10 de sortie des gaz vers la chambre de combus tion 11. Ce montage peut laisser un espace an nulaire 12 entre la paroi 10 et le conduit 8.
Ce dernier est terminé par une partie tron conique 13 fortement convergente de l'ordre de 450 au moins sur l'horizontale et pouvant atteindre même 90o, et qui parfait le mélange brassé d'air et de gaz et décolle la flamme de l'extrémité du conduit.
Dans ces conditions, l'air sous pression pé nètre dans la chambre 1, de forme spiraloï- dale, et il y prend un mouvement de rotation violent. La force centrifuge le collant contre les parois de cette chambre 1, il se forme, au centre de cette chambre, une zone morte qui est comblée, sur une partie de sa longueur, par les pièces 5 et 6. Cette zone morte entourant l'injecteur est mise sous légère pression par un conduit 14, pour éviter toute rentrée de flamme ou de gaz par les joints, dans cette zone, qui est ainsi isolée et séparée de la zone active du mélange.
L'air sort, en tournant, de l'enceinte 1, par un passage- annulaire latéral 15, formé entre les arêtes 16 et 17 des corps (5 - 6) et 1, l'arête 16 étant en retrait par rapport à l'arête 17. Il pénètre dans le conduit 8, en même temps que le mazout ou le gaz provenant de l'injecteur 4. Une partie toutefois peut suivre le passage 12, entre la paroi 10 et le cylindre 8. Le jet de mazout pulvérisé ou de gaz sor tant de l'injecteur 4 éclate immédiatement, car autour de l'orifice de l'injecteur se trouve une zone de dépression 18, le long de la paroi tron conique 6 et à l'extrémité de celle-ci, et est ensuite rabattu vers cette paroi 6, comme mon tré en 19 (fia. 3).
Il est alors saisi par le cou rant d'air qui l'entraîne et avec lequel il est violemment brassé dans le conduit 8 et dans la chambre 11, comme montré en 20 (fia. 3).
L'extrémité conique 13 du conduit 8 amé liore encore le mélange. Ce mélange est allumé électriquement ou par tout autre procédé.
La flamme, en sortant du cône 13, éclate dès qu'elle pénètre dans la chambre de com bustion 11 et tend à se coller, en tournant tou jours, contre la paroi de la chambre de com bustion, une dépression se produisant dans l'axe. Toutefois, la flamme ne lèche pas la paroi 11, car elle est entourée d'une mince couche d'air qui la sépare de celle-ci.
La possibilité de déplacer la pièce 6 per met de varier la section de passage de l'air et de travailler à la pression voulue. Le déplace ment de la pièce 13 permet de faire éclater la flamme plus ou moins loin dans la chambre de combustion. Toutes ces pièces coopèrent les unes avec les autres pour assurer un bon ren dement.
Dans la forme d'exécution des fia. 4 et 5, l'injecteur 4 du brûleur est entouré par une cloison cylindrique 5 qui est prolongée sensi blement jusqu'à hauteur de l'extrémité 4 de l'injecteur. A cet endroit, un disque 21 est dis posé perpendiculairement à l'axe du brûleur, c'est-à-dire à la canne 22 d'alimentation.
Ce disque est maintenu par des bras 23 sur un support ou anneau 24 pouvant être coulissé sur la canne 22 à l'aide d'une tige 25.
La position axiale de la pièce mobile de la cloison 5 peut être réglée au moyen des tiges 7.
Le disque 21 est constitué par une simple tôle qui présente un certain nombre de fentes radiales 26. Les secteurs 27 ainsi formés sont légèrement tordus l'un par rapport à l'autre de manière à élargir les passages d'air constitués par les fentes 26. Suivant la variante représentée à la fig. 7, le disque 21 présente seulement un certain nombre de petits trous 28.
Le disque possède aussi une ouverture cen trale 29 qui est juste suffisante pour l'extrémité 4 de l'injecteur ainsi que, éventuellement, les électrodes d'allumage (non représentées).
La présence de ce disque 21 à proximité immédiate de l'injecteur 4 a pour effet d'évi ter de devoir faire passer par l'intérieur du cy lindre 5 une trop forte quantité d'air en vue d'empêcher la flamme de se propager à l'inté rieur de ce cylindre. En effet, il suffit d'une légère quantité d'air insufflé à l'intérieur du cylindre pour exercer une surpression sur la face intérieure du disque, tandis que la face extérieure est dans une zone de dépression. Le jet de combustible pulvérisé ou de gaz dans cette zone fait ainsi éclater la flamme et celle- ci colle au disque, ce qui la rend parfaitement stable.
Aucun encrassement de l'injecteur et des électrodes n'est à craindre, la fuite d'air sous légère pression par le trou central 29 au tour de l'injecteur éloignant la flamme dans la zone avoisinant ce trou, de l'injecteur et des électrodes.
La présence d'un cylindre complet isolant la zone centrale permet de réaliser un brûleur dans lequel l'insufflation spiraloïdale d'air de combustion ne doit plus être réalisée par une amenée tangentielle de l'air dans une volute.
Dans la variante représentée aux fig. 8 à 10, le cylindre 5 d'isolement de la zone cen trale est combiné avec une hélice à plusieurs entrées 30, dont les aubes se trouvent à l'exté rieur du cylindre 5 en vue de permettre l'ali mentation d'air de combustion suivant un mou vement hélicoïdal.
Les aubes de cette hélice 30 sont, par exemple, fixées à la surface intérieure d'un cylindre 31, ou bien peuvent encore être fixées directement à la surface extérieure de la partie mobile du cylindre 5.
Dans ce cas, l'air peut pénétrer directement par la face arrière 2 du brûleur. La partie la plus importante passe dans les aubes de l'hé lice 30 pour servir à la combustion, et une autre partie de cet air exerce directement sa pression sur la face intérieure du disque 21, de manière à créer une légère surpression sur cette face à l'intérieur du cylindre 5.
L'injecteur 4 est placé à l'intérieur du cy lindre entouré par les aubes de l'hélice et est entouré par le disque 21 qui joue le même rôle que dans l'exemple précédent.
On obtient ainsi une flamme animée d'un puissant mouvement tournant et qui, par suite de la force centrifuge, est creuse au milieu et est projetée vers la paroi cylindrique de la chambre de combustion, le long de laquelle elle avance à grande vitesse suivant un chemin en vrille ou en tire-bouchon. La flamme est cependant séparée de la paroi par un film d'air. Cette disposition supprime tout danger de dépôt de carbone.
Du fait que la flamme avance suivant une vrille, elle parcourt un chemin beaucoup. plus long qu'une flamme ordinaire avançant paral lèlement à l'axe du foyer. On arrive, par con séquent, à charger la chambre de combustion beaucoup plus qu'avec une flamme ordinaire. Des charges, de l'ordre de 10 000 000 de calo ries par m3 de chambre de combustion peuvent être atteintes.
La flamme léchant la surface de chauffe et avançant à une très grande vitesse, le coeffi cient de transmission est augmenté dans une très forte proportion et le rendement de com bustion atteint des chiffres très élevés.
Par exemple, une chaudière de 40 m2, équipée avec un brûleur normal, a produit 1270 kg de vapeur par heure, avec une température des gaz d'échappement de 360o et avec 13,5% de C02. La même chaudière, équipée en essai avec un brûleur du genre ci-dessus décrit, a produit plus de 2000 kg de vapeur à l'heure, avec une température des gaz d'échappement de 260o et avec 14,
5'% de C02.