Brûleur à combustible liquide ou gazeux On sait que, dans un brûleur, le combustible, après avoir été pulvérisé s'il est liquide, est mélangé tout d'abord avec un certain volume d'air, dit air primaire, un nouveau volume d'air, dit air secondaire, étant ensuite ajouté à ce mélange. Jusqu'à présent, un brûleur est généralement conçu pour fonctionner dans un domaine de puissances relativement étroit, par exemple entre sa puissance nominale et la moitié de celle-ci. La variation de puissance s'obtient en modifiant le débit du combustible admis au brûleur et, de manière corrélative, le débit total d'air de com bustion.
Si l'on essaie de faire fonctionner le brûleur à faible régime en diminuant encore les débits de combustible et d'air, la combustion se fait de manière incorrecte. Le volume d'air primaire est insuffisant étant donné les dimensions de la chambre de combus tion et le mélange ne se réalise pas de façon intime ; la flamme obtenue est courte et le rendement de combustion est très faible. L'air secondaire ajouté par la suite ne participe pas, en fait, à la combustion.
La présente invention a pour objet un brûleur à combustible liquide ou gazeux qui peut fonctionner, de manière régressive, depuis sa puissance nominale jusqu'à une puissance relativement faible, par exemple égale au sixième de la puissance nominale.
Selon l'invention, le brûleur comporte des moyens pour faire varier le rapport du débit d'air primaire au débit d'air secondaire, ces moyens étant liés à ceux utilisés pour faire varier le débit de combustible et le débit total d'air de combustion de façon que ce rapport augmente quand ces débits diminuent et inversement.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le brûleur comporte une calotte qui est munie d'ouvertures pour le passage du combustible et de l'air primaire et qui forme chambre de mélange et de combustion, cette calotte étant prolongée par des ailettes sensiblement radiales dont la paroi exté rieure a une section en forme de V renversé et qui déterminent entre elles des ouvertures pour le pas sage de l'air secondaire, lesdits moyens pour faire varier le rapport des débits d'air primaire et d'air secondaire étant constitués par un organe obturateur mobile qui est placé en amont des ailettes et dont les ouvertures peuvent être placées en regard des espa ces entre ailettes, dans la direction d'écoulement de l'air secondaire.
On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limi tatif, un mode de réalisation d'un brûleur selon l'invention utilisé pour le chauffage d'une chaudière, avec référence aux dessins annexés dans lesquels la fig. 1 est un schéma du brûleur et de son sys tème d'alimentation en air et en combustible ; la fig. 2 est une vue en coupe axiale de la calotte ou coupelle et du répartiteur.
la fig. 3 en est une vue en coupe suivant III-III de la fig. 2 ; la fig. 4 est une vue en coupe du séparateur. Il comporte un carter sensiblement cylindrique 1 dans lequel débouche un conduit d'arrivée d'air 2 ; celui-ci est muni d'un volet de réglage 3 qui est fixé sur un axe 4 monté pivotant dans le conduit.
Le carter 1 comprend une portion 5 formant volute pour un ventilateur dont le rotor 6 est monté à rotation autour de l'axe du carter et peut être entraîné par un moteur non représenté. En face du rotor 6 sont disposées des aubes redresseuses 7 fixées au carter.
L'extrémité aval du carter 1 est évasée et con tient une calotte ou coupelle 8 munie en son centre d'une ouverture 9 (fig. 2). Elle est précédée d'un déflecteur 10 constitué par un disque qui comporte une ouverture centrale et sous lequel se trouvent des ailettes 11 faisant un angle relativement faible avec des plans radiaux. L'injecteur de combustible 12 est placé au centre du déflecteur. Le combustible par vient ainsi dans la coupelle par l'ouverture 9 de celle- ci en même temps que l'air primaire qui a préalable ment passé entre les ailettes 11 du déflecteur.
La coupelle 8 est raccordée extérieurement au carter par des ailettes 13 qui ont une section approximativement triangulaire (fig. 3), leur base étant tournée vers l'aval du brûleur, et qui détermi nent entre elles des passages 14 pour l'air secondaire. Le carter 1 est prolongé, au-delà de la coupelle par un tube foyer 15 qui comporte, à son entrée, un col 16 de même diamètre que le diamètre de sortie des ailettes. La référence 17 indique un détecteur de flamme.
Le brûleur comporte, autour de la coupelle 8 et en amont des ailettes, un registre pour régler le rap port du débit de l'air primaire passant par l'ouverture 9 de la calotte au débit de l'air secondaire passant entre les ailettes 13. Ce registre comprend un disque 18 qui est fixé par des boulons 19 sur des pattes internes 20 du carter (fig. 2) et qui est muni d'ouver tures radiales 21 de même nombre que les ailettes 13. Sur ce disque est appliqué un deuxième disque 22 qui est également muni d'ouvertures radiales 23 de mêmes dimensions que les ouvertures 21 et ayant la même disposition angulaire qu'elles.
Les deux disques sont maintenus appliqués l'un contre l'autre avec un certain jeu par des étriers 24 fixés au carter 1 par les vis 19, ainsi que par des vis 25 à large tête fixées au disque 22 et passant dans des ouvertures allongées 26 du disque 18. Les deux disques peuvent ainsi pivoter autour de leur axe commun et la longueur des ouvertures 26 est telle que l'angle de pivotement est au moins égal à la moitié de l'écart angulaire entre deux ouvertures 21 ou 23 successives.
Lorsque les ouvertures 21 et 23 sont en regard les unes des autres, le débit de l'air secondaire est maximum. Ces ouvertures sont calculées pour que le rapport du débit d'air primaire au débit d'air secon daire soit alors celui convenant pour la puissance nominale. Par contre, si l'on fait pivoter le disque 22 de façon que ses ouvertures 23 viennent en regard de parties pleines du disque 18, le débit de l'air secon daire est nul.
Un ressort 28 fixé d'une part à un téton 29 soli daire du disque 18, et d'autre part à un téton 30 solidaire du disque 22, et traversant une ouverture allongée 31 du disque 18, tend à faire pivoter les deux disques vers leur position relative pour laquelle le débit de l'air secondaire est nul.
Les disques 18 et 22 sont disposés par rapport aux ailettes 13 de façon que l'air traversant le répar titeur prenne, compte tenu du mouvement qui lui est imprimé par le ventilateur 6, une direction 32 qui l'amène entre deux ailettes successives, comme on le voit à la fig. 3.
Des moyens sont prévus pour faire pivoter le dis que en fonction du débit du combustible sortant de l'injecteur 12.
Dans l'exemple représenté, l'injecteur est relié à un réservoir de fuel par une tubulure 33 sur laquelle sont interposés une pompe 34 et un réchauffeur 35 ; d'autre part, la tubulure 33 passe, pour les réchauffer, dans la paroi d'un séparateur 36 et dans celle d'une vanne thermostatique 37 qui seront décrits plus loin.
La tubulure 33 débouche, dans l'injecteur, dans une chambre dans laquelle un piston (non représenté) est mobile contre l'action d'un ressort et dans laquelle débouche également une deuxième tubulure 38. Celle-ci est reliée au réservoir de fuel par une électro- vanne 39. Lorsque la pression augmente dans la chambre de l'injecteur, le piston se déplace contre l'action de son ressort, ce qui met la tubulure 33 en communication avec la buse de l'injecteur et avec une tubulure de retour 40. Sur cette tubulure sont interposées en parallèle une électrovanne 41 et la vanne progressive 37.
Celle-ci est commandée par une membrane thermostatique 42 reliée à un bulbe 43, par une membrane manostatique, ou par un servomoteur associé à un thermostat ou à un mano stat, de façon à s'ouvrir au fur et à mesure que la grandeur détectée (température ou pression) aug mente ; cette ouverture entraîne en même temps une diminution du débit du combustible injecté et de la pression du combustible dans la tubulure de retour 40.
Comme indiqué précédemment, la tubulure 33 traverse la paroi du séparateur 36 (fig. 4) ; il en est de même de la tubulure 38. Par contre, la tubulure de retour 40 traverse une chambre 44 qui est séparée par une membrane souple 45 d'une chambre 46 rem plie d'huile. Il règne donc dans la chambre 46 une pression qui est fonction de la pression de retour et, par suite, du débit du combustible injecté.
Dans un cylindre 47, relié à la chambre 46 par une tubulure 48, est monté mobile un piston 49. Un levier 50, susceptible de pivoter en 51 entre deux butées réglables 52 et 53, porte une vis 54 au contact de la tige 55 du piston 49. L'extrémité du levier 50 est au contact d'un doigt 56 prévu à la périphérie du disque 22, de sorte que le pivotement du levier 50 entraîne celui du disque ; un ressort 57 interposé entre le fond du cylindre et le piston tend à ramener ce dernier vers sa position de repos (pression nulle dans la chambre 44) qui correspond à la position de repos du disque 22 (débit d'air secondaire nul). On voit ainsi que la position du répartiteur dépend du débit du combustible injecté.
Sur l'axe 4 du volet de réglage d'air 3 est calé un levier 58 portant une série de vis 59. Devant ces vis se trouve un deuxième levier 60 qui est monté pivo tant en 61 et qui est commandé par la tige 62 d'un piston 63. Celui-ci est monté mobile, contre l'action d'un ressort de rappel 64 dans un cylindre 65 qui est relié par une tubulure 66 à la chambre 46 du séparateur 36. Lorsque la pression dans la chambre 46 varie, c'est-à-dire quand le débit du combustible injecté varie, le piston 63 se déplace et fait pivoter le levier 60.
Celui-ci rencontre l'une ou l'autre des vis 59 et fait pivoter le levier 58, ce qui modifie la posi tion du volet de réglage d'air 3 ; comme le levier 60 rencontre, en pivotant, successivement tout ou partie des différentes vis, on peut régler, point par point, la loi de variation du débit total de l'air de combustion en fonction du débit du combustible injecté.
Le fonctionnement du brûleur décrit ressort clai rement de ce qui précède.
En position de repos, le volet d'air 3 et le regis tre répartiteur sont fermés. Il en est de même de la vanne 37 ; par contre, les vannes 39 et 41 sont ouvertes.
Le ventilateur 6 et la pompe 34 sont mis en route. Le tube foyer 15 est ainsi balayé ; en même temps, le combustible est refoulé dans la tubulure 33, après avoir été réchauffé, traverse, en les réchauffant, la vanne 37 ainsi que le séparateur 36, et retourne, par la tubulure 38, au réservoir de combustible.
Puis l'électrovanne 39 est fermée. La pression monte dans la chambre de l'injecteur 12 et repousse le piston que contient cette chambre, de sorte que la tubulure 33 est mise en communication simultané ment avec la buse de l'injecteur et avec la tubulure de retour 40 ; comme l'électrovanne 41 est alors ouverte, une fraction seulement du combustible par vient à la buse: c'est le régime Peu . Le combus tible injecté est allumé.
Puis l'électrovanne 41 est fermée, la vanne 37 l'étant également. Tout le combustible parvient à la buse: c'est le régime Tout . La pression dans la conduite de retour 40 atteint la pression d'injection, ce qui a pour effet d'amener le volet d'air 3 et le registre dans leur position d'ouverture maximale.
La température de l'eau ou la pression de vapeur de la chaudière s'élevant, la vanne progressive 37 s'ouvre de sorte qu'une partie du combustible retourne directement à la cuve sans être injectée ; le régime du brûleur baisse. En même temps, la pres sion dans la conduite 40 baisse ce qui fait pivoter plus ou moins le volet 3 et le disque 22 vers leur position de fermeture.
Le débit du combustible est ainsi asservi à In température de l'eau ou à la pression de vapeur de la chaudière. A tout moment, une variation de ce débit entraine une variation dans le même sens du débit d'air, et une variation dans le sens contraire du rapport du débit de l'air primaire au débit de l'air secondaire.