EP0140867A2 - Appareil destiné à améliorer la combustion dans les brûleurs de chaudière - Google Patents

Appareil destiné à améliorer la combustion dans les brûleurs de chaudière Download PDF

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EP0140867A2
EP0140867A2 EP84870145A EP84870145A EP0140867A2 EP 0140867 A2 EP0140867 A2 EP 0140867A2 EP 84870145 A EP84870145 A EP 84870145A EP 84870145 A EP84870145 A EP 84870145A EP 0140867 A2 EP0140867 A2 EP 0140867A2
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water
burner
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vaporization chamber
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002—Supplying water
    • F23L7/005—Evaporated water; Steam

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus intended to improve combustion in burners operating on the basis of gaseous, liquid or solid elements.
  • the object of the invention is the elimination of air pollution and fuel economy.
  • burners are already known for spraying by means of water vapor; in these devices the vaporized water is brought into the ignited fuel.
  • An apparatus according to the invention is characterized in that it continuously supplies an air-water mixture at low temperature to the burner.
  • the water is in the liquid state, in microdrops from 20 microns to 70 microns in diameter suspended in an air atmosphere.
  • the suction of air from the burner is used as transport.
  • An apparatus produced in accordance with the invention comprises a non-hermetic reservoir containing a body of water surmounted by a vaporization chamber with an inlet for pressurized air and an air-water outlet, said reser see containing a heating means for the mass of water to be vaporized and said air-water outlet being intended to be connected to the air intake of a boiler burner.
  • the principle on which the device is based is the vaporization at low temperature of a body of water, at a fixed temperature, at atmospheric pressure and in a non-hermetic tank.
  • FIG. 1 schematically represents a reservoir 1 with a body of water 2 at a temperature T O and a vaporization chamber 3. With these elements the law of vaporization at low temperature, at constant temperature and at atmospheric pressure can be accomplished .
  • the apparatus according to the invention consists (FIG. 2) of the reservoir 1 of variable shape, for example here parallelelipipedic, non-hermetic with one or more air inlets 4 and an air-water outlet 5.
  • the dimensions of the tank and the outlet depend on the air-water quantities required.
  • the lower part of the tank contains a body of water 2 at a determined level.
  • the device is equipped with an automatic water supply system from the outside (not shown) and a level maintenance system.
  • 'water 6 floats, electronic sensors, etc.
  • the end of the water supply hose is slightly bent downwards inside the tank in order to prevent the jet of water from causing turbulence in the mass of liquid during feeding.
  • the appliance is fitted with an overflow 7 to avoid damaging the electrical parts in the event of a failure in the water supply system.
  • the vaporization chamber 3 is separated by several metal partitions 8, allowing more efficient scanning of the accumulated air-water quantity.
  • the rear upper part of this chamber 3 is designed so that metal partitions 9 direct the gaseous mass (air-water) towards the outlet pipe 5.
  • blower system 10 allowing air to be pulsed, such as a motor-fan or any other system.
  • stainless steel is advantageously used.
  • the tank 1 In the bottom of the tank 1 there are one or more pipes 11 depending on the power of the device. They serve as receptacles for one or more electrical resistances or any other source of controlled heat.
  • the electric resistors are connected to a thermostat, which regulates the temperature of the liquid mass. This temperature oscillates between 40 ° C. and 60 ° C., depending on the air-water quantities which it is desired to produce with the same mass-water volume unit.
  • a tube 12 for the placement of the thermostat.
  • This tube is slightly inclined and filled with oil, which conducts heat, to improve the contact of the thermostat bulb making it more sensitive to thermal variations in the body of water.
  • the tank 1 In order to maintain the air temperature, contained in the tank 1 (70 ° C maximum) it is thermally insulated. The insulation placed on the outside of the tank is covered with a protective sheet, painted or plasticized.
  • the electrical part is made up of a general switch for the power supply of the device and a light signal.
  • the switch feeds the heating resistance (s) of the water body (resistance adjusted through the thermostat) and an electronic level probe, which controls the opening of an electrovalve for the water supply to the appliance. .
  • the thermostat In smaller devices the thermostat is connected in series with the resistors and in more devices large the thermostat controls a contactor which, in turn, triggers the start of the resistor or resistors.
  • the electronic level sensor acts by means of two stainless steel rods, which determine the maximum and minimum levels of water, the difference being established between 8 mm and 10 mm.
  • the starting of the motor-fan 10 is triggered by an auxiliary circuit, which has itself been triggered by the fuel oil solenoid valve, for example, from the burner.
  • the device then delivers the requested air-water quantity.
  • This parallel connection between the burner supply solenoid valve and the unit's fan motor is essential to prevent the latter from outputting when the boiler burner is stopped.
  • the air inlet opening 4 is equipped with a closing valve 4 ', inclined and pivoting, which opens by the thrust of the air forced by the motor-fan and which closes by its own weight , when said motor-fan is stopped, thus avoiding the air flow between inlet and outlet, which could possibly alter the working cycle.
  • the device comprises a chassis 15 provided with two reinforcement profiles 16, on which the assembly is supported (tank, electrical bolt, cover sheet).
  • This chassis can be fitted with casters.
  • the device according to the invention is placed so as to connect the air-water outlet 5 to the air intake 17 of the burner 18. Between the device and the burner there must be a minimum distance A of 150 mm ( Figure 4 ). This spacing between the air-water outlet and the burner air intake is essential to prevent the condensed water - if the burner stops working for some time - in the outlet pipe from being drawn into the burner, which could humidify the ignition system. Instead of being connected to the burner air intake as in the drawing, the air-water outlet can be connected to the burner fan.
  • the appliance cannot be placed near the burner, extend the air-water outlet with a rigid or flexible pipe and connect it to the burner air intake.
  • the unit's fan motor automatically supplies the necessary quantity of air-water. Since the air-water mass exits through a pipe of reduced diameter, it expands when it leaves the atmosphere and consequently cools. At this time, it is sucked in by the air flow from the burner fan, which cools it further, and it arrives at the combustion chamber in liquid state, which allows it to accomplish its mission.

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Abstract

L'appareil fournit de manière continue un mélange air-eau à basse température au brûleur. L'eau est à l'état liquide et en microgouttes de 20 microns à 70 microns de diamètre en suspension dans une atmosphère d'air. L'appareil utilise comme transport l'aspiration de l'air du brûleur.

Description

  • La présente invention est relative à un appareil destiné à améliorer la combustion dans les brQleurs fonctionnant sur base d'éléments gazeux, liquides ou solides.
  • Le but de l'invention est l'élimination de la pollution de l'air et l'économie de carburant. On connaît déjà dans ce but des brQleurs à pulvérisation au moyen de la vapeur d'eau ; dans ces appareils l'eau vaporisée est amenée dans le combustible enflammé.
  • Un appareil suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il fournit de manière continue un mélange air-eau à basse température au brûleur.
  • Suivant l'invention l'eau est à l'état liquide, en microgouttes de 20 microns à 70 microns de diamètre en suspension dans une atmosphère d'air.
  • Egalement suivant l'invention, on utilise comme transport l'aspiration de l'air du brûleur.
  • Un appareil réalisé conformément à l'invention comporte un réservoir non-hermétique contenant une masse d'eau surmontée d'une chambre de vaporisation avec une entrée d'air sous pression et une sortie air-eau, ledit réservoir renfermant un moyen de chauffage pour la masse d'eau à vaporiser et ladite sortie air-eau étant destinée à être reliée à la prise d'air d'un brQleur de chaudière.
  • Pour mieux faire comprendre l'invention celle-ci est décrite avec plus de détails sur la base des dessins schématiques annexés, à titre d'exemple uniquement, montrant en :
    • Figure 1 une coupe au travers d'un réservoir de vaporisation ;
    • Figure 2 une coupe au travers d'un appareil conforme à l'invention comportant un réservoir représenté en figure 1 ;
    • Figure 3 une vue en plan par dessus de l'appareil de figure 2 ;
    • Figure 4 le positionnement d'un appareil suivant l'invention par rapport à un brûleur.
  • Le principe sur lequel est basé l'appareil est la vaporisation à basse température d'une masse d'eau, à température fixe, à la pression atmosphérique et dans un réservoir non-hermétique.
  • La figure 1 représente schématiquement un réservoir 1 avec une masse d'eau 2 à une température TO et une chambre de vaporisation 3. Avec ces éléments la loi de la vaporisation à basse température, à température constante et à la pression atmosphérique peut être accomplie.
  • D'après cette loi, pour une température t° la quantité de molécules d'eau évaporées dans la chambre de vaporisation est constante : PS = K, avec P = la tension de la vapeur d'eau à tO, S = l'épaisseur de la masse gazeuse et K = une constante pour chaque température.
  • Lorsque l'égalité s'accomplit, toute molécule d'eau vaporisée en trop oblige une autre molécule d'eau à se condenser dans la chambre de vaporisation. Sur base du principe la chambre de vaporisation est pleine d'eau à l'état vapeur.
  • Au moment de la production du mélange air-eau, comme il sera expliqué plus loin, l'air pulsé vers l'entrée 4 du réservoir balaye la chambre de vaporisation 3 et, l'égalité PS = K ne s'accomplissant pas du fait que S est altéré, déplace la masse d'eau en suspension en la faisant sortir par 5 vers l'extérieur.
  • Aussi longtemps que de l'air pulsé est envoyé en 4 on a un flux continu et d'intensité constante d'un mélange air-eau sortant par 5.
  • Si l'alimentation en air pulsé est arrêtée, on arrête automatiquement la sortie du mélange air-eau laissant la chambre de vaporisation 3 remplie de vapeur et on a à nouveau l'égalité PS = K.
  • L'appareil suivant l'invention est constitué (figure 2) du réservoir 1 de forme variable, par exemple ici pa- rallelipipédique, non-hermétique avec une ou plusieurs entrées d'air 4 et une sortie d'air-eau 5. Les dimensions du réservoir et de la sortie sont fonction des quantités air-eau demandées.
  • La partie inférieure du réservoir contient une masse d'eau 2 à un niveau déterminé. Afin d'obtenir que la masse d'eau soit la plus constante possible, l'appareil est équipé d'un système automatique d'alimentation d'eau de l'extérieur (non représenté) et d'un système de maintien du niveau d'eau 6 (flotteurs, senseurs électroniques, etc.). L'extrémité du tuyau d'alimentation d'eau est légèrement recourbée vers le bas à l'intérieur du réservoir afin d'éviter que le jet d'eau ne provoque des turbulences dans la masse de liquide au moment de l'alimentation.
  • L'appareil est équipé d'un trop-plein 7 pour éviter d'endommager les parties électriques en cas de panne dans le système d'alimentation d'eau.
  • La chambre de vaporisation 3 est séparée par plusieurs cloisons métalliques 8, permettant un balayage plus efficace de la quantité air-eau accumulée.
  • La partie supérieure arrière de cette chambre 3 est conçue de manière que des cloisons métalliques 9 dirigent la masse gazeuse (air-eau) vers le tuyau de sortie 5.
  • Dans la partie frontale avant de l'appareil est installé un système de soufflerie 10 permettant de pulser de l'air, tel qu'un moto-ventilateur ou tout autre système.
  • Comme matière pour la fabrication du réservoir 1, on utilise avantageusement de l'acier inoxydable.
  • Dans le fond du réservoir 1 se situent un ou plusieurs tuyaux 11 suivant la puissance de l'appareil. Ils servent de réceptacle à une ou plusieurs résistances électriques ou toute autre source de chaleur contrôlée. La ou les résistances électriques sont reliées à un thermostat, qui règle la température de la masse liquide. Cette température oscille entre 400 C et 60° C, suivant les quantités air-eau que l'on veut produire avec la même unité de volume masse-eau.
  • Dans la partie inférieure du réservoir on a également prévu un tube 12 pour le placement du thermostat. Ce tube est légèrement incliné et rempli d'huile, conductrice de la chaleur, pour améliorer le contact du bulbe du thermostat le rendant plus sensible aux variations thermiques de la masse d'eau.
  • Afin de maintenir la température de l'air, contenue dans le réservoir 1 (70° C maximum) celui-ci est isolé thermiquement. L'isolant posé sur l'extérieur du réservoir est recouvert d'une tôle protectrice, peinte ou plastifiée.
  • Dans la partie avant de l'appareil en 13, est installé un bottier, où sont fixés tous les éléments électriques et électromécaniques. Ce bottier est fermé par une porte 14, qui protège lesdits appareils. Des perforations sont prévues dans cette porte pour permettre une ventilation naturelle du système électrique. La partie électrique est composée d'un interrupteur général pour l'alimentation du courant de l'appareil et d'un signal lumineux. L'interrupteur alimente la ou les résistances de chauffage de la masse d'eau (résistance réglée à travers du thermostat) et une sonde électronique de niveau, qui commande l'ouverture d'une électrovalve pour l'alimentation en eau de l'appareil.
  • Dans les appareils plus petits le thermostat est connecté en série avec les résistances et dans les appareils plus grands le thermostat commande un contacteur qui, à son tour, déclenche la mise en marche de la résistance ou des résistances.
  • La sonde électronique de niveau agit au moyen de deux tiges d'acier inoxydable, qui déterminent les niveaux maximal et minimal de l'eau, la différence étant établie entre 8 mm à 10 mm.
  • La mise en marche du moto-ventilateur 10 est déclenchée par un circuit auxiliaire, qui a été déclenché lui-même par l'électrovalve d'alimentation du fuel, par exemple, du brûleur. L'appareil débite alors la quantité air-eau sollicitée. Cette connection en parallèle entre l'électrovalve d'alimentation du brûleur et le moto-ventilateur de l'appareil est indispensable pour éviter que ce dernier ne débite,lorsque le brQleur de la chaudière est arrêté.
  • L'ouverture d'entrée d'air 4 est équipée d'un clapet de fermeture 4', incliné et pivotant, qui s'ouvre par la poussée de l'air pulsé par le moto-ventilateur et qui se ferme par son propre poids, lorsque ledit moto-ventilateur est arrêté, évitant ainsi le courant d'air entre entrée et sortie, qui pourrait éventuellement altérer le cycle de travail.
  • L'appareil comporte un châssis 15 muni de deux profils de renfort 16, sur lequel est supporté l'ensemble (réservoir, boltier électrique, tôle de recouvrement). Ce châssis peut être muni de roulettes.
  • L'appareil étant rempli d'eau au juste niveau on attend due l'eau atteigne la température t° établie par le thermostat. Quelques minutes après, la chambre de vaporisation est remplie de vapeur à la tension P et à la température t° donnant l'égalité PS = K. L'appareil est prêt à être utilisé.
  • L'appareil suivant l'invention est placé de manière à raccorder la sortie air-eau 5 à la prise d'air 17 du brûleur 18. Entre l'appareil et le brQleur il doit exister une distance A minimale de 150 mm (figure 4). Cet écartement entre la sortie air-eau et la prise d'air du brûleur est indispensable pour éviter que l'eau condensée - si le brQleur cesse de fonctionner pendant quelque temps - dans le tuyau de sortie puisse être en- trainée dans le brûleur, ce qui pourrait humidifier le système d'allumage de ce dernier. Au lieu d'être reliée à la prise d'air du brûleur comme au dessin, la sortie air-eau peut être reliée au ventilateur du brûleur.
  • Si l'appareil ne peut être placé près du brûleur, on prolonge la sortie air-eau avec un tuyau rigide ou flexible et on relie celui-ci à la prise d'air du brûleur.
  • Lorsque l'électrovalve d'entrée du fuel du brûleur se met en marche, le moto-ventilateur de l'appareil fournit automatiquement la quantité nécessaire d'air-eau. Etant donné que la masse d'air-eau sort à travers un tuyau d'un diamètre réduit, elle se dilate en sortant dans l'atmosphère et en conséquence se refroidit. A ce moment, elle est aspirée par le courant d'air du ventilateur du brûleur, ce qui la refroidit d'avantage, et elle arrive à la chambre de combustion en état liquide, ce qui lui permet d'accomplir sa mission.
  • Les avantages suivant l'invention peuvent s'énoncer comme suit :
    • - modification de la forme physique et chimique de la flamme ;
    • - économie de carburant ;
    • - élimination de la suie avec sa transformation en gaz combustible ;
    • - élimination du monoxide de carbone, des oxydes de nitrogène et de l'anhydride sulfureux, d'où antipollution ;
    • - élimination des résidus solides tels que le tartre dans les chaudières, laissant les chambres de combustion des chaudières et les conduits de cheminée parfaitement propres.
  • Bien entendu, on ne sortirait pas du domaine de l'invention en apportant à l'appareil décrit et représenté l'une ou l'autre modification rentrant dans le cadre des revendications annexées.

Claims (10)

1. Appareil destiné à améliorer la combustion dans les brûleurs à combustibles gazeux, liquides ou solides, caractérisé en ce qu'il fournit de manière continue un mélange air-eau à basse température au brûleur.
2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau est à l'état liquide et en microgouttes de 20 microns à 70 microns de diamètre en suspension dans une atmosphère d'air.
3. Appareil suivant une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il utilise comme transport l'aspiration de l'air du brûleur.
4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir non-hermétique (1) contenant une masse d'eau (2) surmontée d'une chambre de vaporisation (3) avec une entrée d'air sous pression (4) et une sortie air-eau (5), ledit réservoir (1) renfermant un moyen de chauffage pour la masse d'eau (2) à vaporiser et ladite sortie air-eau (5) étant destinée à être reliée à la prise d'air (17) d'un brûleur de chaudière (18).
5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'une masse d'eau (2) constante dans le réservoir (1) est vaporisée à basse température, à température constante et à pression atmosphérique.
6. Appareil suivant les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le niveau thermique est maintenu constant au moyen d'une source de chaleur (11) introduite dans la masse liquide et réglée par thermostat (12) ou autre dispositif approprié.
7. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le réservoir (1) est pourvu de cloisons (8) dans la chambre de vaporisation (3) pour faciliter le balayage et la concentration de la masse air-eau sortant vers l'extérieur.
8. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre de vaporisation (3) est balayée par de l'air pulsé au moyen d'un moto-ventilateur (10) ou autre dispositif approprié.
9. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de fermeture (4') de l'entrée d'air pulsé (4) pour éviter le courant d'air pouvant altérer à l'arrét la constante K.
10. Appareil suivant la revendication 4,caractérisé en ce que la sortie air-eau (5) est disposée à distance de la prise d'air (17 ) du brûleur (18), au moins à 150 mm.
EP84870145A 1983-10-26 1984-10-23 Appareil destiné à améliorer la combustion dans les brûleurs de chaudière Withdrawn EP0140867A3 (fr)

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