CH653115A5 - GAS BURNER. - Google Patents

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CH653115A5
CH653115A5 CH1712/82A CH171282A CH653115A5 CH 653115 A5 CH653115 A5 CH 653115A5 CH 1712/82 A CH1712/82 A CH 1712/82A CH 171282 A CH171282 A CH 171282A CH 653115 A5 CH653115 A5 CH 653115A5
Authority
CH
Switzerland
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housing
axis
distribution
gas
grid
Prior art date
Application number
CH1712/82A
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French (fr)
Inventor
Dominique Noir
Robert-Vincent Faure
Georges Weber
Original Assignee
Zanussi Clima
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/30Inverted burners, e.g. for illumination
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/34Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • F23D14/36Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air in which the compressor and burner form a single unit

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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
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Abstract

1. A gas burner comprising a premixer space (25) having inlets for air and gas connected respectively to a fan (17) and to a pressurized gaseous fuel source, and an outlet opening into a distributor space (27) one wall of which is formed by a distribution grid (28) for communication with a combustion zone, characterized in that said spaces are contained in a housing (18) having a symmetry axis and divided in a plane substantially parallel to said grid by a partition (26) delimiting said spaces (25, 27) and forming at least one communication passage therebetween extending at its periphery, said gas inlet (20) comprising nozzles (21) distributed about the symmetry axis of said housing (18) for injecting the gas in a general direction perpendicular to said axis, said nozzles (21) opening into an air inlet chamber (24) arranged within said premixer space (25) at a centered position with respect to said axis, at least one opening extending through the portion of the wall of said housing adjacent said chamber (24) for communication thereof with the atmosphere, at least one partition (23) coaxial with said symmetry axis and substantially parallel to the side wall of said housing (18) separating said chamber (24) from said premixer space (25) and being formed with distribution openings (22) extending therethrough at centered positions with the axes of respective ones of said nozzles (21).

Description

La présente invention se rapporte à un brûleur à gaz comprenant une enceinte de prémélange présentant des admissions d'air et de gaz destinées à être reliées respectivement à un ventilateur et à une source de combustible gazeux sous pression. The present invention relates to a gas burner comprising a premix enclosure having air and gas intakes intended to be connected respectively to a fan and to a source of pressurized gaseous fuel.

On a déjà proposé de tels brûleurs pour remplacer les brûleurs dans lesquels l'air comburant est entraîné par un effet venturi créé par le gaz sous pression projeté à travers une buse de distribution. Dans de tels brûleurs, seule une partie de l'air nécessaire à la combustion est ainsi mélangée au combustible gazeux, de sorte que le gaz doit être distribué dans des rampes espacées pour permettre le passage de l'air secondaire. Cela conduit à des brûleurs relativement volumineux, bruyants et fonctionnant avec un important excès d'air. Such burners have already been proposed to replace the burners in which the combustion air is entrained by a venturi effect created by the pressurized gas projected through a distribution nozzle. In such burners, only part of the air necessary for combustion is thus mixed with the gaseous fuel, so that the gas must be distributed in spaced out ramps to allow the passage of secondary air. This leads to relatively large burners, noisy and operating with a large excess of air.

Les brûleurs proposés pour remplacer ces brûleurs utilisés couramment dans les chauffe-eaux notamment, comportent une enceinte de prémélange associée à une circulation d'air forcée, comme illustré par exemple dans la demande de brevet FR N° 2481415. Malgré l'amélioration apportée par une telle solution, le volume occupé par un tel brûleur est encore relativement grand et la qualité du mélange air-gaz laisse à désirer, de sorte que la quantité d'excès d'air nécessaire reste relativement élevée. Or, on sait que plus l'excès d'air est élevé, plus le rendement diminue en proportion du débit massique de gaz encore assez chauds évacués par la cheminée. The burners proposed to replace these burners commonly used in water heaters in particular, include a premix enclosure associated with forced air circulation, as illustrated for example in patent application FR No. 2481415. Despite the improvement brought by such a solution, the volume occupied by such a burner is still relatively large and the quality of the air-gas mixture leaves something to be desired, so that the quantity of excess air required remains relatively high. However, it is known that the higher the excess air, the more the yield decreases in proportion to the mass flow rate of still fairly hot gases discharged through the chimney.

Il existe actuellement des chaudières compactes à rendement élevé dans lesquelles les gaz de combustion sont refroidis au-dessous de la température de condensation de la vapeur d'eau contenue dans les fumées, ce qui permet de rejeter vers l'atmosphère des gaz à basse température. Or, on sait que la température de condensation des vapeurs appelée point de rosée est inversement proportionnelle au taux d'excès d'air, de sorte que si on veut pouvoir atteindre une telle température dans une chaudière de chauffage domestique par exemple, il est nécessaire que le taux d'excès d'air soit suffisamment faible. Une telle exigence pose, de plus, un problème de résistance des matériaux à la température. On sait, en effet, que la température de combustion d'un combustible donné est maximum aux conditions stœchiométriques. There are currently compact high-efficiency boilers in which the combustion gases are cooled below the condensation temperature of the water vapor contained in the flue gases, which makes it possible to discharge gases to the atmosphere at low temperatures. . However, we know that the condensation temperature of the vapors called dew point is inversely proportional to the rate of excess air, so that if we want to be able to reach such a temperature in a domestic heating boiler for example, it is necessary the excess air rate is sufficiently low. Such a requirement also poses a problem of temperature resistance of the materials. We know, in fact, that the combustion temperature of a given fuel is maximum at stoichiometric conditions.

Il a certes déjà été proposé des brûleurs rayonnants tels celui décrit dans le brevet CH N° 567690. Toutefois, de tels brûleurs nécessitent l'utilisation de céramiques, matériaux chers et fragiles, adaptéj pour l'utilisation dans des installations industrielles notamment, mais non pour des appareils de chauffage domestiques en raison de leur prix et de leur fragilité et du fait que dans les chaudières, l'eau est essentiellement chauffée par convexion des gaz de combustion. It has certainly already been proposed radiant burners such as that described in patent CH No. 567690. However, such burners require the use of ceramics, expensive and fragile materials, suitable for use in industrial installations in particular, but not for domestic heaters due to their price and fragility and the fact that in boilers, water is mainly heated by convection of combustion gases.

Le but de la présente invention est de réaliser un brûleur compact, en matériau non réfractaire, susceptible de fonctionner à faible taux d'excès d'air. The object of the present invention is to provide a compact burner, made of non-refractory material, capable of operating at a low rate of excess air.

A cet effet, la présente invention a pour objet un brûleur à gaz comprenant une enceinte de prémélange présentant des admissions d'air et de gaz destinées à être reliées respectivement à un ventilateur et à une source de combustible gazeux sous pression et une sortie débouchant dans une enceinte de distribution dont une paroi est formée d'une grille de distribution destinée à communiquer avec une zone de combustion. Ce brûleur est caractérisé par le fait que ces enceintes sont contenues dans un boîtier à axe de symétrie, divisé selon un plan sensiblement parallèle à ladite grille par une cloison délimitant ces enceintes et ménageant au moins un passage de communication entre elles s'étendant à sa périphérie, ladite admission de gaz comportant des buses réparties autour de l'axe de symétrie du boîtier pour injecter le gaz dans l'enceinte de prémélange, selon une direction générale perpendiculaire à cet axe, ces buses débouchant dans une chambre d'admission d'air ménagée avant l'enceinte de prémélange et centrée par rapport audit axe, au moins une ouverture traversant la portion de paroi du boîtier adjacente à cette chambre pour la mettre en communication avec l'atmosphère, et une cloison coaxiale à cet axe de symétrie et sensiblement parallèle à la paroi latérale du boîtier séparant cette chambre de l'enceinte de prémélange et étant traversée par des ouvertures de distribution centrées sur les axes respectifs des buses. To this end, the subject of the present invention is a gas burner comprising a premix enclosure having air and gas inlets intended to be connected respectively to a fan and to a source of pressurized gaseous fuel and an outlet opening into a distribution enclosure, one wall of which is formed by a distribution grid intended to communicate with a combustion zone. This burner is characterized in that these enclosures are contained in a housing with an axis of symmetry, divided along a plane substantially parallel to said grid by a partition delimiting these enclosures and providing at least one communication passage between them extending at its periphery, said gas inlet comprising nozzles distributed around the axis of symmetry of the housing for injecting the gas into the premixing enclosure, in a general direction perpendicular to this axis, these nozzles opening into an inlet chamber air formed before the premixing enclosure and centered with respect to said axis, at least one opening passing through the wall portion of the housing adjacent to this chamber to put it in communication with the atmosphere, and a partition coaxial with this axis of symmetry and substantially parallel to the side wall of the housing separating this chamber from the premix enclosure and being traversed by distribution openings centered on the axes respective nozzles.

Le rapport entre la section totale de la paroi perforée et l'entrée de l'enceinte de distribution assure une vitesse d'écoulement du mélange de gaz et d'air qui permet d'abaisser la température de la paroi perforée à une valeur compatible avec celle que peut supporter un acier riche en chrome pour un taux d'excès d'air relativement faible, c'est-à-dire pour un débit massique de gaz assez faible et une température de combustion assez élevée. Comme on le verra également par la suite, les dimensions du brûleur deviennent très petites comparativement à sa puissance. Une combustion à faible taux d'excès d'air conduit également à une hauteur de flamme très réduite The ratio between the total section of the perforated wall and the inlet of the distribution enclosure ensures a flow speed of the gas and air mixture which makes it possible to lower the temperature of the perforated wall to a value compatible with that which a chromium-rich steel can withstand for a relatively low rate of excess air, that is to say for a fairly low mass flow of gas and a fairly high combustion temperature. As will also be seen later, the dimensions of the burner become very small compared to its power. Combustion at a low rate of excess air also leads to a very reduced flame height

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de sorte que dans le cas d'une chaudière ou d'un chauffe-eau, il est possible de réaliser un appareil mural très compact. so that in the case of a boiler or a water heater, it is possible to make a very compact wall appliance.

Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, diverses formes d'exécution du brûleur à gaz objet de la présente invention. The appended drawing illustrates, schematically and by way of example, various embodiments of the gas burner which is the subject of the present invention.

La fig. 1 est une vue en perspective de la première forme d'exécution. Fig. 1 is a perspective view of the first embodiment.

La fig. 2 est une vue en coupe selon II-II de la fìg. 1 du brûleur associé à une chambre de combustion d'une chaudière. Fig. 2 is a sectional view along II-II of the fìg. 1 of the burner associated with a combustion chamber of a boiler.

La fig. 3 est une vue en coupe diamétrale d'une seconde forme d'exécution. Fig. 3 is a diametrical sectional view of a second embodiment.

La fig. 4 est une vue de dessus de la fig. 3. Fig. 4 is a top view of FIG. 3.

La fig. 5 est une vue en perspective d'une variante de la fig. 1. Fig. 5 is a perspective view of a variant of FIG. 1.

Les fig. 6 et 7 représentent deux diagrammes explicatifs. Figs. 6 and 7 show two explanatory diagrams.

Le brûleur illustré par les fig. 1 et 2 se présente sous la forme générale d'un boîtier parallêlêpipêdique 1 relativement mince dont l'intérieur est divisé en deux enceintes de prémélange 2 respectivement de distribution 3 par une cloison 4 s'étendant sensiblement à mi-hauteur du boîtier 1. La face du boîtier 1 située vis-à-vis de la cloison 4, délimitant avec elle l'enceinte de distribution 3 est essentiellement constituée par une grille perforée 5 pour faire communiquer l'enceinte de distribution 3 avec une zone de combustion adjacente à la face externe de cette grille perforée 5. The burner illustrated in fig. 1 and 2 is in the general form of a relatively thin parallelepipedic casing 1, the interior of which is divided into two premixing chambers 2 respectively of distribution 3 by a partition 4 extending substantially at mid-height of the casing 1. The face of the housing 1 located opposite the partition 4, delimiting with it the distribution enclosure 3 is essentially constituted by a perforated grid 5 for making the distribution enclosure 3 communicate with a combustion zone adjacent to the face external of this perforated grid 5.

L'autre paroi 6 du boîtier 1 parallèle à la grille perforée 5 forme un canal 7 s'étendant longitudinalement à l'axe du boîtier 1. Le fond de ce canal est adjacent à une portion de la cloison 4 et ses parois latérales 8 et 9 par des portions repliées à 90° de la paroi 6 et rejoignant la cloison 4. Le côté 10 destiné à être relié à une source de combustible gazeux sous pression s'étend longitudinalement dans le canal 7. Ce conduit 10 est traversé par des orifices de distribution 11 constituant des buses d'injection du gaz, réparties longitudinalement le long de ce conduit 10. Les axes d'injection de ces orifices sont contenus dans un plan diamétral parallèle aux grandes faces du boîtier 1. Les parois 8 et 9 du canal 7 servent de cloison entre l'enceinte de prémélange 2 et ce canal 7. Ces parois 8 et 9 sont percées d'ouvertures 12, chacune coaxiale à l'axe d'injection de l'un des orifices de distribution 11. Le diamètre de ces ouvertures 12 est choisi de manière que le cône d'injection des orifices de distribution 11 passe à travers elles en ménageant une section annulaire entre le cône et l'ouverture 12 correspondante pour le passage d'air. The other wall 6 of the housing 1 parallel to the perforated grid 5 forms a channel 7 extending longitudinally to the axis of the housing 1. The bottom of this channel is adjacent to a portion of the partition 4 and its side walls 8 and 9 by portions folded at 90 ° from the wall 6 and joining the partition 4. The side 10 intended to be connected to a source of pressurized gaseous fuel extends longitudinally in the channel 7. This conduit 10 is crossed by orifices distribution 11 constituting gas injection nozzles, distributed longitudinally along this conduit 10. The injection axes of these orifices are contained in a diametral plane parallel to the large faces of the housing 1. The walls 8 and 9 of the channel 7 serve as a partition between the premix enclosure 2 and this channel 7. These walls 8 and 9 are pierced with openings 12, each coaxial with the injection axis of one of the distribution orifices 11. The diameter of these openings 12 is chosen so that the injection cone of s distribution orifices 11 pass through them, providing an annular section between the cone and the corresponding opening 12 for the passage of air.

Le brûleur selon l'invention est un brûleur à circulation d'air forcée. Dans l'exemple des fig. 1 et 2, cette circulation forcée est réalisée par dépression grâce à un ventilateur 13 situé à l'entrée d'un conduit d'évacuation 14 des gaz de combustion d'une chambre de combustion 15 à laquelle le brûleur est associé, l'admission de ce ventilateur étant tournée vers cette chambre de combustion. Un échangeur de chaleur 16 avec les gaz de combustion produits dans cette chambre de combustion 15 s'étend au travers de cette chambre entre le brûleur 1 et le ventilateur 13. Bien entendu, dans le cas où le brûleur est soumis à la dépression du ventilateur 13, la chambre de combustion 15 est hermétiquement fermée pour que seule la chambre d'admission d'air, formée ici par le canal 7, soit reliée, The burner according to the invention is a burner with forced air circulation. In the example of figs. 1 and 2, this forced circulation is carried out by vacuum thanks to a fan 13 located at the inlet of an evacuation duct 14 for combustion gases from a combustion chamber 15 with which the burner is associated, the intake of this fan being turned towards this combustion chamber. A heat exchanger 16 with the combustion gases produced in this combustion chamber 15 extends through this chamber between the burner 1 and the fan 13. Of course, in the case where the burner is subjected to the vacuum of the fan 13, the combustion chamber 15 is hermetically closed so that only the air intake chamber, formed here by the channel 7, is connected,

d'une part, avec l'atmosphère, par l'ouverture de ce canal 7 et, on the one hand, with the atmosphere, by the opening of this channel 7 and,

d'autre part, avec l'admission du ventilateur par les ouvertures 12. on the other hand, with the admission of the fan through the openings 12.

La cloison 4 s'écarte progressivement de la grille 5 à partir de sa portion formant le fond du canal 7 et cela symétriquement de part et d'autre de ce canal qui est coaxial avec l'axe de symétrie de la cloison 4. A ses deux extrémités latérales, cette cloison 4 présente un rebord 4a dirigé vers la grille 5 et dont le bord délimite la section d'entrée dans l'enceinte de distribution 3. The partition 4 progressively departs from the grid 5 from its portion forming the bottom of the channel 7 and this symmetrically on either side of this channel which is coaxial with the axis of symmetry of the partition 4. At its two lateral ends, this partition 4 has a rim 4a directed towards the grid 5 and the edge of which delimits the entry section in the distribution enclosure 3.

Avant d'examiner en détail le choix de certaines dimensions choisies pour le brûleur qui vient d'être décrit, on veut analyser ici certains choix qui ont été faits dans la conception de celui-ci. Before examining in detail the choice of certain dimensions chosen for the burner which has just been described, we want to analyze here some choices which have been made in the design thereof.

Le diagramme de la fig. 6 représente les courbes d'évolution des gaz de combustion en C02 en fonction du pourcentage d'oxygène restant dans ces gaz de combustion, ce pourcentage étant étroitement lié au taux d'excès d'air. Plus le taux de C02 est élevé, plus le rendement croît. Or, on constate que ce taux de C02 croît en fonction inverse du taux de 02- The diagram in fig. 6 shows the evolution curves of the combustion gases in C02 as a function of the percentage of oxygen remaining in these combustion gases, this percentage being closely linked to the rate of excess air. The higher the CO 2 level, the higher the yield. However, we note that this rate of C02 increases in inverse function to the rate of 02-

Dans les brûleurs dans lesquels seule une portion de l'air comburant est prémélangé au gaz combustible, le reste de l'air comburant étant pris par la flamme dans l'atmosphère qui l'entoure, le taux d'excès d'air est relativement élevé, parce que le mélange air gaz se fait en partie à l'endroit même de la combustion et est de ce fait assez mauvais. Lorsque tout l'air nécessaire à la combustion est mélangé préalablement au gaz, le taux d'excès d'air peut diminuer dans une proportion qui est fonction de l'homogénéité du mélange obtenu, augmentant d'autant le rendement. In burners in which only a portion of the combustion air is premixed with combustible gas, the rest of the combustion air being taken up by the flame in the atmosphere which surrounds it, the rate of excess air is relatively high, because the air-gas mixture takes place partly at the very place of combustion and is therefore quite bad. When all the air necessary for combustion is mixed beforehand with the gas, the rate of excess air can decrease in a proportion which is a function of the homogeneity of the mixture obtained, thereby increasing the yield.

On sait par ailleurs que la température de flamme par rapport à la proportion d'oxygène se présente sous la forme d'une courbe qui culmine pour un rapport stœchiométrique entre le gaz combustible et l'air. Par conséquent, en réduisant le taux d'excès d'air pour augmenter le rendement du brûleur, la température de la flamme atteint une valeur à laquelle il n'est plus possible d'utiliser de l'acier. On a certes déjà eu recours aux céramiques pour les brûleurs à rayonnement. Toutefois, il s'agit d'un type de brûleur plus spécialement utilisé dans l'industrie. Dans une chaudière ou un chauffe-eau par exemple, le chauffage par rayonnement ne présente pas d'intérêt. L'utilisation de céramiques d'un prix élevé et qui de plus sont fragiles ne se justifie pas pour des appareils domestiques et pour un mode de chauffage essentiellement par convexion. L'utilisation d'alliage de type Kantal résistant à des températures plus ou moins élevées de l'ordre de 1000°-1200° C est également une solution relativement coûteuse, d'autant plus coûteuse que la température limite sera plus élevée et peut poser à ces températures des problèmes de corrosion avec les gaz de combustion. En outre, cet alliage présente de moins bonnes propriétés mécaniques que l'acier. It is also known that the flame temperature with respect to the proportion of oxygen is in the form of a curve which culminates in a stoichiometric ratio between the combustible gas and the air. Therefore, by reducing the excess air rate to increase the efficiency of the burner, the flame temperature reaches a value at which it is no longer possible to use steel. Ceramics have certainly already been used for radiation burners. However, it is a type of burner more specifically used in the industry. In a boiler or a water heater for example, radiant heating is of no interest. The use of ceramics of a high price and which moreover are fragile is not justified for domestic appliances and for a mode of heating essentially by convection. The use of Kantal type alloy resistant to higher or lower temperatures of the order of 1000 ° -1200 ° C is also a relatively expensive solution, all the more expensive as the limit temperature will be higher and can pose corrosion problems with combustion gases at these temperatures. In addition, this alloy has poorer mechanical properties than steel.

C'est la raison pour laquelle le brûleur objet de l'invention et en particulier son enceinte de distribution 3 ont été étudiés en vue d'assurer de préférence un certain refroidissement de la grille 5 à laquelle les flammes sont accrochées et cela compte tenu d'un taux d'excès d'air X< 1,5. Ce refroidissement est obtenu en assurant une vitesse d'écoulement des gaz dans l'enceinte de distribution 3 qui permet d'assurer un certain refroidissement de la grille 5. Cette vitesse est donnée par la vitesse d'écoulement des gaz à travers la grille 5 et par le rapport entre la section de passage de cette grille 5 et la section d'entrée dans l'enceinte de distribution 3. En outre, la section de l'enceinte de distribution décroît de l'entrée vers l'axe central du brûleur pour tenir compte du débit de gaz à travers la grille 5 et assurer une vitesse d'écoulement sensiblement constante à travers toute l'enceinte de distribution 3. Ce refroidissement de la grille 5 permet, s'il est suffisant, d'utiliser un acier à 17% de chrome par exemple. Le fait que cette grille 5 soit maintenue à une température sensiblement inférieure à celle de la flamme présente un second avantage, celui d'éviter que la combustion remonte en aval de la grille 5. This is the reason why the burner which is the subject of the invention and in particular its distribution enclosure 3 have been studied with a view to preferably ensuring a certain cooling of the grate 5 to which the flames are attached and this taking account of '' an excess air rate X <1.5. This cooling is obtained by ensuring a speed of flow of the gases in the distribution enclosure 3 which makes it possible to ensure a certain cooling of the grid 5. This speed is given by the speed of flow of the gases through the grid 5 and by the ratio between the passage section of this grid 5 and the entry section in the distribution enclosure 3. In addition, the section of the distribution enclosure decreases from the entry towards the central axis of the burner to take account of the gas flow through the grid 5 and ensure a substantially constant flow speed through the entire distribution enclosure 3. This cooling of the grid 5 allows, if it is sufficient, to use a steel with 17% chromium for example. The fact that this grid 5 is maintained at a temperature substantially lower than that of the flame has a second advantage, that of preventing combustion from going upstream of the grid 5.

Avec un taux d'excès d'air X compris entre 1,2 et 1,3 (fig. 7), la vitesse d'écoulement du gaz à travers la grille 5 est comprise entre 0,5 et 5 m/s suivant la puissance. Pour obtenir un refroidissement appréciable de la grille 5, il faut que la vitesse d'écoulement du mélange de gaz à proximité de cette grille 5 soit au minimum de l'ordre de 2 m/s ce qui, pour la vitesse inférieure de la gamme de vitesses à travers la grille 5 qui est de 0,5 m/s, donnerait un rapport de vitesses de Mt, de sorte que la section d'entrée de l'enceinte de distribution doit être quatre fois plus faible que celle de la grille 5. Pour tenir compte du fait que la gamme de puissance peut, dans certains cas, conduire à une vitesse d'écoulement minimum à travers la grille de l'ordre de 2 m/s au lieu de 0,5, on peut admettre de façon générale que ce rapport des sections d'entrée et de sortie de l'enceinte de distribution 3 ne devrait pas être supérieur à 1. With an excess air rate X of between 1.2 and 1.3 (fig. 7), the gas flow speed through the grid 5 is between 0.5 and 5 m / s depending on the power. To obtain appreciable cooling of the grid 5, the flow speed of the gas mixture near this grid 5 must be at least of the order of 2 m / s which, for the lower speed of the range speed through grid 5 which is 0.5 m / s, would give a speed ratio of Mt, so that the inlet section of the distribution enclosure must be four times smaller than that of the grid 5. To take into account the fact that the power range can, in certain cases, lead to a minimum flow speed through the grid of the order of 2 m / s instead of 0.5, we can admit of in general that this ratio of the inlet and outlet sections of the distribution enclosure 3 should not be greater than 1.

La grille 5 est réalisée en tôle d'acier perforée dont les perforations ont, dans cet exemple, 0,8 mm de diamètre et sont régulièrement réparties, leur surface représentant 15% de la surface totale de cette grille. The grid 5 is made of perforated sheet steel whose perforations have, in this example, 0.8 mm in diameter and are regularly distributed, their surface representing 15% of the total surface of this grid.

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4 4

La forme du boîtier 1 contenant les enceintes 2 et 3 étant généralement parallélépipédique, et la cloison 4 séparant ces enceintes s'écartant de la grille 5 du centre vers les bords du boîtier 1 en formant une enceinte de distribution 3 à section croissant progressivement en direction des bords de ce boîtier, il s'ensuit que la section correspondante de l'enceinte de prémélange 2 décroît dans la même proportion. Cette diminution de section de l'enceinte de prémélange 2 favorise l'homogénéisation du mélange qui peut encore être amélioré en disposant une grille 16 à sa sortie de manière à fractionner l'écoulement. Il faut relever que ce mélange est déjà favorisé par les parois 8 et 9 et les ouvertures 12 au travers desquelles le gaz est injecté de sorte que des tourbillons se forment en aval de ces parois entre le gaz et l'air en favorisant leur mélange. The shape of the housing 1 containing the enclosures 2 and 3 being generally parallelepiped, and the partition 4 separating these enclosures deviating from the grid 5 from the center towards the edges of the enclosure 1 by forming a distribution enclosure 3 with section progressively increasing in direction from the edges of this box, it follows that the corresponding section of the premix enclosure 2 decreases in the same proportion. This reduction in section of the premix enclosure 2 promotes the homogenization of the mixture which can be further improved by placing a grid 16 at its outlet so as to split the flow. It should be noted that this mixture is already favored by the walls 8 and 9 and the openings 12 through which the gas is injected so that vortices form downstream of these walls between the gas and the air, promoting their mixing.

On constate que si le brûleur décrit nécessite l'utilisation d'un ventilateur pour l'alimenter dans la proportion d'air nécessaire, contrairement aux rampes de brûleurs conventionnels dans lesquelles une proportion de cet air est entraînée par le gaz à travers un injec-teur, le reste de cet air étant fourni par l'atmosphère entourant les flammes, en contre-partie, ce brûleur travaille avec un excès d'air inférieur à 1,5 et de préférence compris entre 1,2 et 1,3, donc avec un rendement plus élevé. Si l'on examine le diagramme de la fig. 7, on remarque que, à ce faible taux d'excès d'air, la température de condensation des vapeurs d'eau dans les gaz de combustion est de l'ordre de 54° C pour le gaz naturel. Dans un circuit de chauffage central dans lequel l'eau revient à la chaudière aux environs de 45° C, il reste donc un écart de l'ordre de 10° C entre la température de condensation et celle de l'eau du circuit de chauffage. C'est là un second avantage résultant de la présence du ventilateur puisque, It can be seen that if the burner described requires the use of a fan to supply it with the necessary proportion of air, unlike conventional burner burners in which a proportion of this air is entrained by the gas through an injector. tor, the rest of this air being supplied by the atmosphere surrounding the flames, in return, this burner works with an excess of air less than 1.5 and preferably between 1.2 and 1.3, therefore with higher yield. If we look at the diagram in fig. 7, it is noted that, at this low rate of excess air, the condensation temperature of the water vapors in the combustion gases is of the order of 54 ° C. for natural gas. In a central heating circuit in which the water returns to the boiler at around 45 ° C, there is therefore a difference of the order of 10 ° C between the condensation temperature and that of the water in the heating circuit . This is a second advantage resulting from the presence of the fan since,

sans lui, il n'est pas possible d'abaisser le taux d'excès d'air au-dessous de 1,5, ce qui, d'après le diagramme de la fig. 7, abaisse la température du point de condensation au-dessous de 50° C de sorte que l'écart entre la température de retour de l'eau et celle du point de condensation devient trop faible. without it, it is not possible to lower the rate of excess air below 1.5, which, according to the diagram in fig. 7, lowers the temperature of the dew point below 50 ° C so that the difference between the return water temperature and that of the dew point becomes too small.

Outre ces avantages relatifs au rendement, on remarque également l'extrême compacité du brûleur comparée aux brûleurs à rampes classiques. Cette compacité provient en partie de la symétrie qui permet d'inscrire l'ensemble des éléments dans un boîtier parallélépipédique très plat. Enfin, compte tenu du faible excès d'air, la longueur des flammes est très réduite, ce qui permet de disposer un échangeur de chaleur près du brûleur et de produire un appareil de faible volume comparativement à sa puissance. C'est ainsi qu'il est possible de réaliser des chaudières murales très compactes d'une puissance de l'ordre de 20 kW. In addition to these performance advantages, we also note the extreme compactness of the burner compared to conventional ramp burners. This compactness comes in part from the symmetry that allows all of the elements to be inscribed in a very flat parallelepiped housing. Finally, given the small excess of air, the length of the flames is very reduced, which makes it possible to have a heat exchanger near the burner and to produce a device of small volume compared to its power. This is how it is possible to produce very compact wall-mounted boilers with a power of the order of 20 kW.

Bien entendu, le ventilateur pourrait fort bien se trouver en amont avec sa sortie dirigée vers le brûleur, comme le ventilateur 17 Of course, the fan could very well be upstream with its outlet directed towards the burner, like the fan 17

illustré par la fig. 3. Dans cette variante, le boîtier 18 du brûleur est cylindrique, l'axe de symétrie étant constitué par l'un quelconque de ses diamètres. Mis à part cette différence de forme, la conception générale de ce brûleur est identique à celle du brûleur décrit précédem-5 ment. Un conduit d'alimentation 19 en gaz est monté coaxialement au conduit de distribution 17a du ventilateur et traverse sa paroi pour pouvoir le relier à une source de gaz sous pression. Ce conduit d'alimentation 19 aboutit dans un boîtier cylindrique 20 dont la paroi latérale est traversée par des buses 21 dont les axes d'injection io sont concentriques à des ouvertures respectives 22 traversant une cloison circulaire 23 concentrique au boîtier cylindrique 20 et qui sépare une chambre d'alimentation 24 en air, à laquelle aboutit le conduit de distribution 17a du ventilateur 17, de l'enceinte de prémélange 25. Comme dans la forme d'exécution des fig. 1 et 2, une 15 cloison 26 sépare cette enceinte de prémélange 25 de l'enceinte de distribution 27. Dans cette variante, une grille de distribution 28 légèrement bombée est rapportée sur le boîtier, contre le bord duquel elle est serrée par une bague 29 et des vis de serrage 30. Entre les enceintes de distribution 27 et de prémélange 25, deux tôles perfo-20 rées 31 et 32 servent à homogénéiser le mélange gaz-air. illustrated in fig. 3. In this variant, the housing 18 of the burner is cylindrical, the axis of symmetry being constituted by any one of its diameters. Aside from this difference in shape, the general design of this burner is identical to that of the burner described previously. A gas supply pipe 19 is mounted coaxially with the fan distribution pipe 17a and passes through its wall so as to be able to connect it to a source of pressurized gas. This supply conduit 19 ends in a cylindrical housing 20 whose side wall is traversed by nozzles 21 whose injection axes io are concentric with respective openings 22 passing through a circular partition 23 concentric with the cylindrical housing 20 and which separates a air supply chamber 24, to which leads the distribution duct 17a of the fan 17, of the premix enclosure 25. As in the embodiment of FIGS. 1 and 2, a partition 26 separates this premix enclosure 25 from the distribution enclosure 27. In this variant, a slightly convex distribution grid 28 is attached to the housing, against the edge of which it is clamped by a ring 29 and clamping screws 30. Between the distribution chambers 27 and the premix 25, two perforated sheets 20 and 31 serve to homogenize the gas-air mixture.

Dans cette variante, comme dans la forme d'exécution précédente, diverses modifications peuvent encore être envisagées. C'est ainsi que le centre de la cloison 4 ou 26 séparant le fond de la chambre d'alimentation 7 ou 24 peut être traversé par des perfora-25 tions 33 destinées à refroidir la grille 5 ou 28. In this variant, as in the previous embodiment, various modifications can still be envisaged. Thus, the center of the partition 4 or 26 separating the bottom of the supply chamber 7 or 24 can be crossed by perforations 25 intended to cool the grid 5 or 28.

La fig. 5 illustre encore d'autres variantes, dont l'une est applicable à l'une ou l'autre des formes d'exécution précédentes. Elle consiste en un volet 34 de réglage de l'admission d'air dans le canal 7, ce volet étant monté coulissant grâce à des ouvertures allongées 35 asso sociées à des vis de fixation 36, permettant d'avancer ou de reculer le volet 34 au-dessus du canal 7. Une autre variante est illustrée par cette fig. 5. Elle consiste à former au centre de la grille de distribution 5 une nervure 5a fixée au centre de la cloison 4 et divisant axia-lement le compartiment de distribution 3 en deux parties égales. Par 35 ailleurs, une coulisse 37 est montée adjacente à l'une des parois 8 ou 9 du canal 7. Cette coulisse présente des ouvertures 38 de même diamètre et de même écartement que les ouvertures 12 traversant ces parois 8 et 9. De ce fait, par simple déplacement de cette coulisse 37, il est possible d'amener les ouvertures 38 en face des ouvertures 12 40 de la paroi 8 ou 9 contre laquelle est montée la coulisse 37 ou de boucher les ouvertures 12 en masquant les ouvertures 12 par les parties pleines de la coulisse 37. De ce fait, il est possible de ne travailler qu'avec la moitié de la grille 5 et d'augmenter la plage de puissance couverte par un même brûleur. Par ailleurs, la nervure 5a 45 constitue une ailette de refroidissement de la grille 5. Fig. 5 illustrates yet other variants, one of which is applicable to one or the other of the preceding embodiments. It consists of a flap 34 for adjusting the air intake in the channel 7, this flap being slidably mounted by means of elongated openings 35 associated with fixing screws 36, making it possible to advance or retract the flap 34 above the channel 7. Another variant is illustrated by this fig. 5. It consists in forming in the center of the distribution grid 5 a rib 5a fixed to the center of the partition 4 and axially dividing the distribution compartment 3 into two equal parts. Furthermore, a slide 37 is mounted adjacent to one of the walls 8 or 9 of the channel 7. This slide has openings 38 of the same diameter and the same spacing as the openings 12 passing through these walls 8 and 9. As a result , by simply moving this slide 37, it is possible to bring the openings 38 in front of the openings 12 40 of the wall 8 or 9 against which the slide 37 is mounted or to plug the openings 12 by masking the openings 12 by the solid parts of the slide 37. As a result, it is possible to work only with half of the grid 5 and to increase the power range covered by the same burner. Furthermore, the rib 5a 45 constitutes a cooling fin for the grid 5.

R R

3 feuilles dessins 3 sheets of drawings

Claims (8)

653 115653,115 1. Brûleur à gaz comprenant une enceinte de prêmélange (2; 25) présentant des admissions d'air et de gaz destinées à être reliées respectivement à un ventilateur et à une source de combustible gazeux sous pression et une sortie débouchant dans une enceinte de distribution (3; 27) dont une paroi est formée d'une grille de distribution (5; 28) destinée à communiquer avec une zone de combustion, caractérisé par le fait que ces enceintes sont contenues dans un boîtier (1 ; 18) à axe de symétrie, divisé selon un plan sensiblement parallèle à ladite grille par une cloison (4; 26) délimitant ces enceintes et ménageant au moins un passage de communication entre elles s'étendant à sa périphérie, ladite admission de gaz comportant des buses réparties autour de l'axe de symétrie du boîtier pour injecter le gaz dans l'enceinte de prémélange selon une direction générale perpendiculaire à cet axe, ces buses débouchant dans une chambre d'admission d'air (7; 24) ménagée avant l'enceinte de prémélange et centrée par rapport audit axe, au moins une ouverture traversant la portion de paroi du boîtier adjacente à cette chambre pour la mettre en communication avec l'atmosphère, et une cloison (8,9; 23) coaxiale à cet axe de symétrie et sensiblement parallèle à la paroi latérale du boîtier séparant cette chambre de l'enceinte de prémélange et étant traversée par des ouvertures de distribution centrées sur les axes respectifs des buses. 1. Gas burner comprising a premix enclosure (2; 25) having air and gas inlets intended to be connected respectively to a fan and to a source of pressurized gaseous fuel and an outlet opening into a distribution enclosure (3; 27), one wall of which is formed by a distribution grid (5; 28) intended to communicate with a combustion zone, characterized in that these enclosures are contained in a housing (1; 18) with axis of symmetry, divided along a plane substantially parallel to said grid by a partition (4; 26) delimiting these enclosures and providing at least one communication passage between them extending at its periphery, said gas inlet comprising nozzles distributed around the axis of symmetry of the housing for injecting the gas into the premixing chamber in a general direction perpendicular to this axis, these nozzles opening into an air intake chamber (7; 24) formed before the premixing chamber and centered with respect to said axis, at least one opening passing through the wall portion of the housing adjacent to this chamber to put it in communication with the atmosphere, and a partition (8, 9; 23) coaxial with this axis of symmetry and substantially parallel to the side wall of the housing separating this chamber from the premix enclosure and being traversed by distribution openings centered on the respective axes of the nozzles. 2. Brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cloison (4; 26) délimitant ces enceintes présente un axe de symétrie coïncidant sensiblement à celui du boîtier et s'écarte progressivement de ladite grille, dudit axe vers la périphérie pour ménager une enceinte de distribution dont la section droite décroît de la périphérie vers lè centre. 2. Gas burner according to claim 1, characterized in that the partition (4; 26) delimiting these enclosures has an axis of symmetry substantially coinciding with that of the housing and gradually moves away from said grid, from said axis towards the periphery to provide a distribution enclosure whose cross section decreases from the periphery towards the center. 2 2 REVENDICATIONS 3. Brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cloison (4; 26) délimitant ces enceintes présente des buses (33) pour faire communiquer ladite chambre avec la partie centrale de ladite enceinte de distribution, ces buses étant agencées pour diriger un jet d'air contre ladite paroi perforée. 3. Gas burner according to claim 1, characterized in that the partition (4; 26) delimiting these enclosures has nozzles (33) for communicating said chamber with the central part of said distribution enclosure, these nozzles being arranged to direct an air jet against said perforated wall. 4. Brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit passage de communication entre les enceintes comporte une grille. 4. Gas burner according to claim 1, characterized in that said communication passage between the speakers comprises a grid. 5. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport entre la section totale des ouvertures de la grille de distribution et la section dudit passage de communication entre les enceintes est supérieur à 1. 5. Burner according to claim 1, characterized in that the ratio between the total section of the openings of the distribution grid and the section of said communication passage between the speakers is greater than 1. 6. Brûleur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit rapport est supérieur à 2. 6. Burner according to claim 5, characterized in that the said ratio is greater than 2. 7. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un volet réglable (34) est associé à ladite ouverture traversant la portion de la paroi du boîtier adjacente à ladite chambre d'admission. 7. Burner according to claim 1, characterized in that an adjustable flap (34) is associated with said opening passing through the portion of the wall of the housing adjacent to said intake chamber. 8. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit boîtier est de forme générale parallélépipédique avec une enceinte de distribution divisée axialement en deux parties et comporte des moyens pour obturer les ouvertures de distribution traversant une partie de la cloison séparant la chambre de l'enceinte de prémélange. 8. Burner according to claim 1, characterized in that said housing is of generally parallelepipedal shape with a distribution enclosure divided axially into two parts and comprises means for closing the distribution openings passing through a part of the partition separating the the premix enclosure.
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