Appareil de chauffage à gaz à radiations La présente invention concerne un appareil de chauffage à gaz à radiations, dans lequel lesdites radiations sont produites par la surface d'une plaque en céramique, comportant des perforations nombreu ses constituées par des canaux traversant ladite plaque de part en part et assurant le passage d'un mélange gazeux combustible provenant d'une chambre de mélange dont la plaque constitue l'une des parois, la combustion dudit mélange portant la surface de la plaque, située du côté opposé à cette chambre, à une température très élevée,
qui rend cette surface incan descente.
On connaît déjà plusieurs appareils de ce genre. On connaît également de tels appareils dans lesquels un écran se présentant plus particulièrement sous forme d'une grille est disposé devant la plaque radiante susmentionnée, en vue d'améliorer les con ditions de fonctionnement de l'ensemble de l'appa reil.
L'appareil conforme à l'invention comporte une chambre de mélange munie de moyens d'introduction de gaz combustible et d'air nécessaire à la combus tion dudit gaz, une paroi de ladite chambre étant constituée par une plaque céramique à faible conduc- tibilité thermique, percée d'une multitude de canaux dont la dimension transversale est au plus de l'ordre du dixième de l'épaisseur de la plaque, la combustion ayant lieu à l'intérieur de ces canaux, au voisinage de la surface externe de la plaque,
ou sur cette surface même, de telle sorte que cette surface soit portée à l'incandescence en émettant des radiations, et dans lequel au moins un organe réflecteur de la chaleur est disposé en avant de ladite plaque perforée, et l'appa reil est caractérisé en ce que l'organe réflecteur est constitué par une paroi épaisse en matériau réfractaire et isolant de la chaleur,
disposée en avant de la pla- que perforée pour accumuler et réfléchir vers ladite plaque une partie des radiations émises par cette der nière et réciproquement, ladite paroi réflectrice for mant avec la plaque radiante et des parois latérales réfractaires une enceinte présentant au moins une ouverture ménagée dans ladite paroi réflectrice en face d'une partie perforée de la plaque radiante pour canaliser dans une direction donnée la <RTI
ID="0001.0042"> radiation calorifique intensifiée de ladite plaque radiante.
Dans une forme d'exécution particulière de l'ap pareil, la densité des perforations, c'est-à-dire <B>là</B> superficie totale des. sections des. perforations ména gées dans une surface donnée rapportée à la superfi cie totale de cette surface, peut être plus forte dans la partie de la plaque qui est en face des ouvertures du réflecteur.
Cette disposition a l'avantage de main tenir une température plus élevée dans la chambre de combustion, et en même temps de permettre de réduire la densité des perforations sur la portion rayonnant vers l'extérieur afin, de réaliser une super ficie rayonnante plus grande, ce qui présente l'avan tage d'offrir au droit des ouvertures du réflecteur une surface rayonnante maximum,
étant donné que la section de passage des gaz ne présente pas de rayon nement propre. Pour d'autres applications, la densité des perforations peut être fixée de façon opposée à la précédente.
En effet, alors que le rendement ther mique est le plus élevé pour des chambres de com bustion ayant une surface réfléchissante entre 50 et 70 % de la surface de la plaque chaude, il est sou- vent nécessaire, comme on l'a dit ci-dessus,
d'aug menter l'intensité calorifique totale de rayonnement, même aux dépens du rendement optimum. Dans ce cas, et surtout lorsque les réflecteurs sont thermique- ment isolants, il devient avantageux, ou seulement utile, d'abaisser la surface des réflecteurs à moins de 50<B><I>%</I></B> - même jusqu'à 35 % - de la surface totale ;
la répartition des ouvertures d'arrivée des gaz peut donc être faite suivant le but à atteindre, en s'adap tant à la position du réflecteur utilisé.
Le dessin. annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 représente en coupe axiale une première forme d'exécution de l'appareil ; la fig. 2 est un schéma explicatif du fonctionne ment de l'appareil de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue partielle, en coupe, d'une variante de l'appareil de la fig. 1 ; la fig. 4 est une vue en coupe d'un détail d'une autre variante ;
les fig. 5 et 6 représentent respectivement en coupe longitudinale et en plan une autre forme d'exé cution de l'appareil, dans laquelle le réflecteur est constitué par un verre spécial moulé<B>;</B> la fig. 7 est une vue en plan d'un élément de pla que radiante utilisée dans l'appareil des fig. 5 et 6 ;
la fig. 8 est une vue partielle en plan d'un appa reil muni d'un réflecteur en céramique en forme de grille ; la fig. 9 est une vue partielle en coupe de l'appa reil de la fig. 8 ; la fig. 10 est une vue partielle en coupe d'une variante de l'appareil de la fig. 8.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, l'appareil de chauffage à gaz à radiations infrarouges comprend un dispositif d'alimentation 1 débouchant dans la partie arrière d'un corps 2 délimitant une enceinte de section quelconque qui, dans la forme d'exécution représentée, est à symétrie axiale, et peut être partiellement fermée à l'avant par une plaque 3.
L'extrémité avant , de droite selon la. fig. 1, de l'appareil, constitue l'extrémité active, émettrice de rayonnement infrarouge dirigé, et l'agencement de l'intérieur de l'enceinte, décrit ci-après, a pour but de diriger vers cette extrémité la quantité maximum des radiations infrarouges.
Le dispositif d'alimentation comporte une tubu lure 4 d'arrivée de gaz combustible, munie d'une vanne de commande 5 et débouchant dans un Ven turi 6, permettant d'entraîner de l'air en proportion suffisante pour assurer la combustion complète du gaz.
Ce Venturi, relié au corps 2, débouche dans -la portion arrière de l'enceinte intérieure de ce corps, ou chambre de mélange 7, à l'intérieur de laquelle est disposé axialement un écran 8 diffuseur des gaz.
Cette chambre est délimitée à l'avant par une plaque per forée 9 en matière isolante résistant aux températures élevées, en céramique, percée d'une multitude de pas sages de très faible section, destinés à répartir la com bustion sur toute la surface avant 10 de cette plaque. Cette plaque est maintenue en position, vers l'arrière, par un épaulement ou saillie 11 prévue sur la paroi interne de la chambre 7.
La surface 10 constitue une surface radiante, émettrice de radiations infrarouges. En avant de la plaque 9 est disposé un réflecteur de radiations 12 maintenu en place entre une entre toise annulaire 13 juxtaposée à la paroi interne du corps 2, et une entretoise 14 disposée entre le réflec teur et la plaque 3 et pouvant faire corps avec cette dernière.
Le rôle de ce réflecteur est de retenir une partie des radiations émises par la surface radiante 10 et de refléter ces radiations sur ladite surface radiante, en augmentant ainsi sa température. Ce réflecteur agit donc comme multiplicateur de radiations, ce qui aug mente la proportion.
dans laquelle la combustion pro duit des radiations infrarouges, par rapport aux pertes de chaleur résultant de la convection et à celles qui résultent de l'échappement des gaz chauds. Cet échappement s'effectue soit par la face avant, ouverte, de l'appareil, soit par l'ouverture 3a ménagée dans la plaque 3, lorsque l'appareil comporte une telle pla que, soit enfin par des ouvertures latérales 15 amé nagées dans la paroi.
Comme il apparaîtra plus loin, le réflecteur 12 et la plaque avant 3 peuvent, dans certains cas, être combinés et ne constituer qu'une seule pièce.
La surface couverte par le réflecteur 12 pour assurer le meilleur rendement en radiations infra rouges est, de préférence, comprise entre 50 et 70 % de la surface de la plaque perforée 9 suivant les cas. Pour une plaque dont les passages ont un diamètre de l'ordre du millimètre, plus ou moins 20 a/o selon la pression du gaz à la vanne 5, la distance entre le réflecteur et la plaque est comprise entre 5 et 12 mm.
Les passages d'arrivée de mélange gazeux sont dis posés normalement à la surface 10 de la plaque et dimensionnés pour avoir une perte de charge mini mum pour l'épaisseur de la plaque, et afin qu'un retour de flamme dans la chambre de mélange ne puisse avoir lieu.
Dans la forme d'exécution repré sentée, le nombre de ces passages par unité de sur face est plus grand sur les bords de la plaque 9, cor respondant aux parties couvertes par les réflecteurs, qu'au centre de ladite plaque correspondant à l'ou verture libre entre les réflecteurs,
ouvertures dont la surface totale doit être suffisante pour ne pas créer de pertes de charge ou d'obstacle à l'écoulement des gaz brûlés.
Toutefois, la répartition irrégulière sus mentionnée des passages dans la plaque 9 n'est pas limitative et pourrait être inversée, ou être réalisée de toute autre façon aussi longtemps qu'il existe une relation entre le dessin formé par les passages du fait de cette répartition irrégulière et la disposition de l'ouverture entre les réflecteurs.
Le but de la plaque 3, disposée à une faible dis tance en avant du réflecteur est de protéger celui-ci contre l'influence de l'atmosphère ambiante, afin d'augmenter sa température, si cela est nécessaire.
Pour certaines utilisations de cet appareil, il peut y avoir avantage à effectuer des concentrations d'énergie radiée à des distances déterminées à partir de la plaque radiante 9. Il est possible d'utiliser à cet effet les caractéristiques par lesquelles les rayons infrarouges sont comparables aux rayons optiques.
La plaque 9 soumise à la surchauffe constitue un objet dont l'image la plus concentrée se trouve à une cer taine distance de cette plaque, distance qui est déter minée par la position de la plaque 3 dont les ouver tures font office de lentilles par rapport à cette pla que (voir fig. 2).
Une concentration avantageuse de la radiation calorifique dans une zone Z comprise, par exemple, entre 20 et 40 cm, est possible en utili sant lesdites propriétés optiques des rayons infra rouges et une construction appropriée au but recherché.
Si, d'autre part, l'on désire projeter des radiations parallèles, la forme de la surface radiante peut être légèrement infléchie pour renvoyer à l'extérieur les radiations qui proviennent des réflecteurs ainsi que la radiation propre de la plaque céramique.
On peut également, comme il est indiqué à la fig. 3, disposer devant l'ouverture de sortie 3a des radiations, une plaque 16 constituée en un matériau optiquement perméable et résistant aux températures élevées, de type connu en soi, laissant passer les radiations infrarouges, cette plaque pouvant recevoir toute forme voulue assurant la concentration ou, au contraire, la dispersion des radiations.
Si l'on désire pouvoir utiliser l'appareil dans un milieu dans lequel il existe des risques d'explosion, la partie avant de la chambre de combustion peut être conformée pour permettre d'entourer sa partie comportant les ouvertures 15 à évacuation des gaz brûlés à l'aide d'une toile métallique 17à mailles serrées, empêchant toute propagation de flammes vers l'extérieur.
L'entrée d'air au Venturi peut également être protégée die façon analogue.
Il est possible d'envisager une juxtaposition d'une grande quantité de chambres de combustion indivi duelles. Dans, ce cas, les éléments réflecteurs et les entretoises peuvent avoir la forme représentée à la fig. 4 où l'on voit deux réflecteurs<I>12a, 12b</I> solidai res de d'eux pièces entretoise 13a, l3b symétriques qui s'appuient sur les, bords de deux plaques radian tes 9, les réflecteurs et les plaques radiantes étant solidarisés par une tige métallique 18.
Lorsque l'on désire permettre le passage d'une quantité plus importante des radiations infrarouges, et que l'on cherche à concentrer le rayonnement dans une zone de profondeur déterminée, par exemple de 15 à 40 cm de distance par application du principe, schématisé à la fig. 2, on peut utiliser, pour constituer le réflecteur,
un verre du type de celui vendu sous la marque de fabrique Duralex en lui donnant une forme appropriée, par exemple comme représenté aux fig. 5 et 6. Dans ces, figures, dans lesquelles on n'a pas représenté la chambre de mélange, la plaque radiante ainsi que le réflecteur sont maintenus, avec interposition d'une ceinture 60 formant entretoise, dans un cadre 61 présentant des -épaulements 62 et 63.
La plaque radiante est constituée par un assem blage de plaquettes élémentaires 64 (fig. 7) de forme sensiblement carrée, dans lesquelles les passages 65 pour le mélange gazeux combustible sont répartis en quatre séries inscrites chacune sensiblement dans un carré et ménageant entre elles une sorte de croix pleine 66.
Le réflecteur est constitué par une plaque de verre 67 moulée de façon à présenter une multi plicité de surfaces lenticulaires 68 disposées côte à côte et au centre de chacune desquelles est ménagée une ouverture 69, la disposition desdites surfaces 68 correspondant à celle des séries de passages 65 des plaquettes radiantes élémentaires 64.
En vue du maintien correct du réflecteur, par rapport à la pla quette, des entretoises 70 sont disposées entre ce der nier et la plaque radiante, à chaque point de concours de quatre plaquettes élémentaires 64, une tige métal lique 71 passant à travers des trous ménagés dans le réflecteur, chaque entretoise 70 et le joint entre les plaquettes élémentaires 64, et étant retenue pour assurer l'assemblage de l'ensemble, d'une part, par une tête 72 s'appuyant sur la face externe du réflec teur et, d'autre part,
par son extrémité libre recour bée et tordue en forme de ressort 73 s'appuyant sur la face des plaquettes élémentaires 64 située du côté de la chambre de mélange. Dans des variantes représentées en fig. 8 à 10, le réflecteur peut être constitué sous forme d'une grille à larges mailles, moulée en une seule pièce, par exemple en une matière céramique traitée de façon connue pour résister aux températures très élevées, ou en cermet .
Dans la variante représentée aux fig. 8 et 9, le réflecteur est constitué par une telle grille 75 présen tant des ouvertures carrées 76 régulièrement réparties.
Ladite grille est moulée d'une seule pièce avec des parois latérales 77 fermant sur les côtés la chambre de combustion et présentant des rebords 78 appliqués sur le rebord 48 de la chambre de mélange 47, des pièces 79 assurant l'assemblage de l'ensemble et la plaque radiante étant enserrée entre les rebords 48 de la chambre de mélange et un épaulement 80 ménagé dans les parois 77. Cette plaque est consti tuée, comme dans l'appareil précédemment décrit, par des plaquettes élémentaires 64 telles que repré sentées à la fig. 7.
La grille 75, dont les ouvertures 76 correspondent au dessin formé par les passages 65 dans les plaquettes élémentaires 64, est renforcée par des nervures 81 faisant saillie sur la face externe de la grille, et elle comporte, sur sa face interne, des extensions de deux types différents s'étendant axiale- ment le long des parties pleines de la grille, à savoir d'une part,
des extensions 82 formant un dessin. cor respondant au contour des plaquettes élémentaires 64, et munies d'épaulements latéraux 83 sur lesquels viennent s'appuyer les plaquettes élémentaires 64 qui sont scellées sur lesdites extensions 82 ;
d'autre part, des extensions 84 adaptées pour s'appliquer sur les plaquettes élémentaires 64, le long des parties pleines en croix 66 de ces dernières. Les plaquettes élémen taires 64 sont ainsi entièrement supportées par la grille réflectrice. Dans la variante de la fi-. 10, le réflecteur est formé par une grille 85, dont la forme, en plan, est identique à celle de la grille 75.
Cette grille ne com porte toutefois pas de parois latérales, mais elle est maintenue dans un cadre 86 muni d'un rebord 87, et d'un épaulement 88 permettant respectivement, comme dans, la forme d'exécution des fig. 5 et 6, d'assurer l'assemblage avec la chambre de mélange 47 et le maintien de la grille et de la plaque radiante, avec interposition d'une ceinture en céramique 89.
La plaque radiante est constituée par un assemblage de plaquettes élémentaires 64 (fig. 7), et les ouver tures de la grille 85 correspondent au dessin formé par les séries de passages 65 ménagés dans ces der nières.
On voit que, dans toutes les formes d'exécution et variantes ci-dessus décrites, les passages ménagés à travers la plaque radiante pour l'amenée du mélange gazeux combustible forment, à la surface de ladite plaque, un dessin irrégulier périodique et que, de même,
le ou les éléments réflecteurs forment égale ment un dessin périodique dont la fréquence de répé tition est égale à celle du dessin dosdits passages ou à une fraction de cette dernière.
Une telle disposition permet de réaliser les conditions optima en ce qui concerne le retour d'une partie des. radiations infra rouges émises par la plaque radiante vers cette der nière en vue d'assurer la surchauffe de ladite plaque et une multiplication de la quantité finale de chaleur émise, et conduit aux meilleurs résultats pour la con centration des radiations infrarouges, l'émission de ces dernières. vers l'avant de l'appareil et le rende ment de celui-ci.
Il y a lieu d'insister sur le fait que, dans les appa reils décrits, dans lesquels la combustion du mélange gazeux inflammable commence à l'intérieur des pas sages ménagés à travers la plaque céramique radiante, au voisinage de la face de celle-ci qui est dirigée vers l'extérieur, et se poursuit sur cette face, la plaque doit être portée, sur ladite face, à une température d'in- candescence entre le rouge cerise et le rouge orange,
mais que la surface par laquelle ledit mélange gazeux pénètre dans la plaque céramique doit être à une température suffisamment basse pour empêcher les retours de flamme.
Pour obtenir ces résultats, on utilise, comme pla ques ou plaquettes élémentaires radiantes, des plaques constituées par une matière céramique ayant une très faible conductibilité thermique, percée de passages pour le mélange gazeux, dont le diamètre ou dimen sion transversale est de l'ordre de 1 mm alors que l'épaisseur de la plaque radiante céramique est de l'ordre d'au moins dix fois cette dimension, c'est à-dire d'environ dix à quinze millimètres,
mais pou vant être d'environ trente millimètres lorsque le mélange gazeux combustible est à une pression supé rieure aux pressions utilisées d'une façon courante. De plus hautes températures, peuvent être obtenues dans ce dernier cas, le matériau réfractaire constituant la plaque radiante devant alors être adapté auxdites températures.
Comme matières céramiques ayant une faible conductibilité thermique, on peut utiliser toutes matières réfractaires connues répondant à cette con dition et notamment celles obtenues par cuisson d'ar gile ou d'une matière analogue, à une température juste suffisante pour assurer le frittage des grains de matière en laissant au sein de celle-ci de petits espa ces vides fermés, remplis de gaz ou d'air, ou en ajou tant à la matière de base telle que l'argile, de façon connue depuis longtemps, des matières susceptibles de brûler lors.
de la cuisson des plaques en disparais sant pour former des vides du type susmentionné ou encore des matières ayant par elles-mêmes une très faible conductibilité thermique, telles que de la silice légère.