EP0323502B1 - Dispositif formant bruleur a gaz, notamment pour appareil de chauffage. - Google Patents

Dispositif formant bruleur a gaz, notamment pour appareil de chauffage. Download PDF

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EP0323502B1 EP88905895A EP88905895A EP0323502B1 EP 0323502 B1 EP0323502 B1 EP 0323502B1 EP 88905895 A EP88905895 A EP 88905895A EP 88905895 A EP88905895 A EP 88905895A EP 0323502 B1 EP0323502 B1 EP 0323502B1
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Albert Drapier
Gérard GAUTHIER
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/002—Stoves
    • F24C3/006—Stoves simulating flames

Definitions

  • the present invention relates generally to a device forming a gas burner, in particular for a heating appliance in which the combustion of gas takes place around non-combustible elements having the appearance of logs for example, of the type comprising at least one gas pipe pierced with orifices and placed inside an open box filled with a non-combustible material forming a diffusion bed for the gas before its combustion and on which the logs rest.
  • FR-A-2 420 091 (BERGER) recommends the provision at the base of the fireplace, along the gas rail, of a pipe for diffusing air under pressure.
  • BERGER BERGER
  • GB-A-2 147 994 provides for its part combination of a gas diffusion ramp or plate at the base of the fireplace with perforated air diffusion tubes; thus creating, within the gas diffusion bed, a primary air supply for combustion with directed supply of secondary air but only located in the center of the hearth where this combustion takes place.
  • the present invention relates to a device forming a gas burner with which it is possible to obtain an almost complete combustion of the gas and to limit as much as possible the formation of soot. This object is achieved with the device according to claim 1.
  • the device 1 forming a gas burner and as shown in Figures 1 and 2 comprises a hollow box 2 inside which is mounted at least one conduit 3 connected to an external supply device 4 in communication with a gas supply line 5.
  • the box 2 is of rectangular shape and has a bottom wall 8 delimited by four external side walls 9, which each extend, substantially at 90 °, by an external rim 10.
  • the box 2 also has a central part 11 constituted by a flat surface 12, substantially coplanar with the external flanges 10 and connected to the bottom wall 8 by four internal side walls 13.
  • the bottom wall 8, in its part delimited by the internal side walls 13, has an opening 8a.
  • the external 9 and internal 13 lateral walls of the box 2 delimit between themselves and with the bottom wall 8, the internal space 14 of the box 2.
  • the flanges 10 and the surface 12 of the box 2 are pierced with holes 16 for reasons which will be explained later.
  • two conduits 3 are mounted parallel to one another in the interior space 14 of the box 2, and respectively on either side of the central part 11 of the box 2 bordered by the internal side walls 13 .
  • Each conduit 3 is constituted by a tubular cylindrical envelope, with a diameter of the order of 30 mm for example, closed at one end and the other end of which is in communication with a supply device 4.
  • Each duct is provided with orifices 17, which are advantageously located opposite the bottom wall 8 of the box 2.
  • the supply device 4 associated with each duct 3 is in the form of a cylindrical enclosure 20 closed at one end by a wall 21 open at the other end and delimiting an interior chamber 22.
  • the inlet pipe 5 of gas penetrates, sealingly, inside the chamber 22 through the wall 21, and is equipped at its end with a nozzle 23.
  • the enclosure 20 is pierced with orifices 24 to put the chamber 22 into communication with the external environment.
  • the enclosure 20 has its open end bordered by a flange fixed around an opening 25 provided in the corresponding external side wall 9, so that the chamber 22 and in particular the nozzle 23 are substantially axially aligned with the duct 3 associated.
  • the supply device is supplemented by a mixing device which is constituted in this example by a venturi tube 18 mounted inside the conduit 3, the inlet of the tube 18 coming substantially at the open end of the conduit 3 for form the entrance to it.
  • the tube 18 extends inside the conduit 3 over a length which is of the order of a quarter of the length of the conduit 3.
  • the interior space 14 of the box 2 is filled with a non-combustible material 25, such as vermiculite which is in the form of granules.
  • This non-combustible material is also deposited on the edges 10 of the central part 11 of the box 2.
  • FIG. 3 An application of the device 1 forming a burner as described above, is shown schematically in FIG. 3 where the device is mounted inside the hearth of a fireplace 30 with a closed hearth to constitute a heating appliance.
  • An enclosure 31 embedded in the hearth of the chimney 30 comprises a bottom wall 32, two side walls (not shown), a front wall 33 fitted with a translucent closing door 34, a rear wall 35 and an upper wall 36.
  • Upper openings or openings 37 and lower openings 38 are provided on the front wall 32 respectively. 'other of the door 35.
  • a heat exchanger E is mounted inside the enclosure 31 and towards the upper part thereof. The exchanger E communicates, on the one hand, with the outside by the gills 37 and, on the other hand, by openings 39 and by an opening 40 provided in the upper wall 35 of the enclosure 31, with a conduit chimney 41.
  • the device 1 forming a burner is mounted inside the enclosure 31 and rests, for example, on supports 45 provided for this purpose on the lower wall 31, so that air coming from the lower vents 38 can penetrate inside the central part 11 of the box 2.
  • Logs 50 of a non-combustible material are suitably arranged on the non-combustible material 25 which fills the box 2 and which forms a diffusion bed.
  • the pressurized gas coming from each pipe 5 leaves the nozzle 23 and enters the chamber 22 of the associated supply device 4.
  • the pressure of the gas drives the air or primary air present in the chamber 22 and coming from the outside through the orifices 24, inside the venturi tube 18 where the primary gas-air mixture takes place.
  • This mixture then propagates inside each conduit 3, is ejected through the orifices 17 of the conduits 3 and diffuses inside the diffusion bed 25.
  • the primary gas-air mixture combines with the air or secondary air injected into the diffusion bed through the orifices 16 provided in the flanges 10 and in the central part 11 of the box 2.
  • the mixture which escapes above the diffusion bed 25 is ignited and burns around the logs 50. It is then found that the resulting flames have a predominantly blue color, which indicates an almost complete combustion of the gas or combustion called hygienic by gas specialists, in particular thanks to the secondary air injected into the diffusion bed 25.
  • the thickness of the non-combustible material 25 located on the flanges 10 and the central part 11 of the box 2 can be adjusted to adjust the supply of secondary air.
  • the quantity of gas admitted into each supply device 4 is itself adjustable by means of a valve, not shown.

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Description

  • La présente invention concerne d'une manière générale un dispositif formant brûleur à gaz, notamment pour appareil de chauffage où la combustion du gaz s'effectue autour d'éléments non combustibles ayant l'apparence de bûches par exemple, du type comprenant au moins un conduit de gaz percé d'orifices et placé à l'intérieur d'un caisson ouvert rempli d'un matériau non combustible formant un lit de diffusion pour le gaz avant sa combustion et sur lequel reposent les bûches.
  • On connaît des sytèmes à gaz montés dans l'âtre des cheminées pour donner l'apparence d'un feu de bois par les flammes qui résultent de la combustion du gaz autour de bûches non combustibles qui imitent le bois naturel.
  • Dans ces systèmes, également appelés parfois "à feu ouvert", le gaz arrive directement par un conduit à l'intérieur du lit de diffusion et, après inflammation, brûle autour des bûches en prenant l'air nécessaire à sa combustion au-dessus du lit de diffusion. La combustion du gaz donne des flammes de couleur jaune en quantité importante. Cette couleur jaune résulte d'une combustion incomplète du gaz, et les produits résiduels de la combustion, notamment l'oxyde de carbone provoque la formation de suie qui se dépose sur les parois de la cheminée et provoque son encrassement.
  • On a cherché déjà par divers moyens d'améliorer les conditions de fonctionnement des systèmes à feu ouvert de ce genre.
  • Ainsi, FR-A-2 420 091 (BERGER) préconise la disposition à la base du foyer, le long de la rampe à gaz, d'une canalisation de diffusion d'air sous pression. Or, la nécessité de prévoir une alimentation en air sous pression est une complication évidemment indésirable de l'installation.
  • GB-A-2 147 994 (COLLIER) prévoit de son côté la combinaison d'une rampe ou plaque de diffusion de gaz à la base du foyer avec des tubes perforés de diffusion d'air ; on crée ainsi, au sein même du lit de diffusion du gaz, une alimentation en air primaire de la combustion avec apport dirigé d'air secondaire mais uniquement localisé au centre du foyer où s'effectue cette combustion.
  • Une proposition plus ancienne se trouve dans GB-A1 173 819 (IRVINE) consistant à prévoir pour une rampe à gaz noyée dans le lit de diffusion un dispositif d'alimentation en mélange de gaz et d'air primaire.
  • La présente invention a pour objet un dispositif formant un brûleur à gaz avec lequel il soit possible d'obtenir une combustion quasi complète du gaz et de limiter au maximum la formation de suie. Ce but est atteint avec le dispositif selon la revendication 1.
  • D'autres caractéristiques, avantages et détails ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un dispositif formant brûleur conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en coupe avec arrachements partiels suivant la ligne II-II de la figure 1, et
    • la figure 3 est une vue en coupe schématique en élévation d'une cheminée équipée du dispositif conforme à l'invention.
  • Dans l'exemple considéré ici, le dispositif 1 formant brûleur à gaz et tel que représenté aux figures 1 et 2 comprend un caisson creux 2 à l'intérieur duquel est monté au moins un conduit 3 relié à un dispositif d'alimentation extérieur 4 en communication avec une conduite 5 d'arrivée de gaz.
  • Dans cet exemple, le caisson 2 est de forme parallélipipédique et présente une paroi de fond 8 délimitée par quatre parois latérales externes 9, qui se prolongent chacune, sensiblement à 90°, par un rebord externe 10. Le caisson 2 présente également une partie centrale 11 constituée par une surface plane 12, sensiblement coplanaire avec les rebords externes 10 et reliée à la paroi de fond 8 par quatre parois latérales internes 13. La paroi de fond 8, dans sa partie délimitée par les parois latérales internes 13, présente une ouverture 8a. Les parois latérales externes 9 et internes 13 du caisson 2 délimitent entre elles et avec la paroi de fond 8, l'espace intérieur 14 du caisson 2. Les rebords 10 et la surface 12 du caisson 2 sont percés d'orifices 16 pour des raisons qui seront explicitées plus loin.
  • Dans cet exemple, deux conduits 3 sont montés parallèlement l'un à l'autre dans l'espace intérieur 14 du caisson 2, et respectivement de part et d'autre de la partie centrale 11 du caisson 2 bordée par les parois latérales internes 13.
  • Chaque conduit 3 est constitué par une enveloppe cylindrique tubulaire, d'un diamètre de l'ordre de 30mm par exemple, fermée à une extrémité et dont l'autre extrémité est en communication avec un dispositif d'alimentation 4. Chaque conduit est pourvu d'orifices 17, qui sont avantageusement situés en regard de la paroi de fond 8 du caisson 2.
  • Le dispositif d'alimentation 4 associé à chaque conduit 3 se présente sous la forme d'une enceinte cylindrique 20 fermée à une extrémité par une paroi 21 ouverte à l'autre extrémité et délimitant une chambre intérieure 22. La conduite 5 d'arrivée de gaz pénètre, de manière étanche, à l'intérieur de la chambre 22 par la paroi 21, et est équipée à son extrémité d'un gicleur 23. L'enceinte 20 est percée d'orifices 24 pour mettre en communication la chambre 22 avec le milieu extérieur. L'enceinte 20, a son extrémité ouverte bordée d'une bride fixée autour d'une ouverture 25 prévue dans la paroi latérale externe 9 correspondante, de manière à ce que la chambre 22 et notamment le gicleur 23 soient sensiblement axialement alignés avec le conduit 3 associé.
  • Le dispositif d'alimentation est complété par un dispositif mélangeur qui est constitué dans cet exemple par un tube venturi 18 monté à l'intérieur du conduit 3, l'entrée du tube 18 venant sensiblement au niveau de l'extrémité ouverte du conduit 3 pour former l'entrée de celui-ci. Le tube 18 s'étend à l'intérieur du conduit 3 sur une longueur qui est de l'ordre du quart de la longueur du conduit 3.
  • Comme représenté à la figure 2, l'espace intérieur 14 du caisson 2 est rempli d'un matériau non combustible 25, tel de la vermiculite qui se présente sous la forme de granulés. Ce matériau non combustible est également déposé sur les rebords 10 de la partie centrale 11 du caisson 2.
  • Une application du dispositif 1 formant brûleur tel que décrit précédemment, est représentée de manière schématique à la figure 3 où le dispositif est monté à l'intérieur de l'âtre d'une cheminée 30 à foyer fermé pour constituer un appareil de chauffage.
  • Une enceinte 31 encastrée dans l'âtre de la cheminée 30 comprend une paroi inférieure 32, deux parois de côté (non représentées), une paroi avant 33 équipée d'une porte de fermeture translucide 34, une paroi arrière 35 et une paroi supérieure 36. Des ouvertures ou ouïes 37 supérieures et des ouïes inférieures 38 sont respectivement prévues sur la paroi avant 32 de part et d'autre de la porte 35. Un échangeur de chaleur E est monté à l'intérieur de l'enceinte 31 et vers la partie supérieure de celle-ci. L'échangeur E communique, d'une part, avec l'extérieur par les ouïes 37 et, d'autre part, par des ouvertures 39 et par une ouverture 40 prévue dans la paroi supérieure 35 de l'enceinte 31, avec un conduit de cheminée 41. Une paroi intermédiaire 42 parallèle à la paroi arrière 34 de l'enceinte 31 et proche de celle-ci délimite un conduit arrière 43 qui communique, d'une part, à sa partie supérieure avec l'échangeur E et, d'autre part, à sa partie inférieure avec les ouïes 38.
  • Le dispositif 1 formant brûleur est monté à l'intérieur de l'enceinte 31 et repose par exemple sur des supports 45 ménagés à cet effet sur la paroi inférieure 31, de manière à ce que de l'air provenant des ouïes inférieures 38 puisse pénétrer à l'intérieur de la partie centrale 11 du caisson 2.
  • Des bûches 50 en un matériau non combustible sont disposées, d'une manière appropriée, sur le matériau non combustible 25 qui remplit le caisson 2 et qui forme un lit de diffusion.
  • Le gaz sous pression provenant de chaque conduite 5 sort du gicleur 23 et pénètre dans la chambre 22 du dispositif d'alimentation 4 associé. La pression du gaz entraîne l'air ou air primaire présent dans la chambre 22 et provenant de l'extérieur par les orifices 24, à l'intérieur du tube venturi 18 où s'effectue le mélange gaz-air primaire. Ce mélange se propage ensuite à l'intérieur de chaque conduit 3, est éjecté par les orifices 17 des conduits 3 et se diffuse à l'intérieur du lit de diffusion 25.
  • Vers la partie supérieure du lit de diffusion 25, notamment au niveau des rebords 10 et de la partie centrale 11 du caisson 2, le mélange gaz-air primaire se combine à l'air ou air secondaire injecté dans le lit de diffusion par les orifices 16 prévus dans les rebords 10 et dans la partie centrale 11 du caisson 2.
  • Le mélange qui s'échappe au-dessus du lit de diffusion 25 est enflammé et brûle autour des bûches 50. On constate alors que les flammes résultantes ont une couleur à prédominance bleue, ce qui témoigne d'une combustion quasi complète du gaz ou combustion dite hygiénique par les spécialistes du gaz, notamment grâce à l'air secondaire injecté dans le lit de diffusion 25.
  • Avantageusement, l'épaisseur du matériau non combustible 25 situé sur les rebords 10 et la partie centrale 11 du caisson 2 peut être ajustée pour régler l'apport en air secondaire. Plus cette épaisseur est faible, plus l'air secondaire apporté à la combustion du gaz est importante. La quantité de gaz admise dans chaque dispositif d'alimentation 4 est elle même réglable au moyen d'une vanne non représentée.

Claims (4)

1) Dispositif formant brûleur à gaz notamment pour appareil de chauffage où la combustion de gaz s'effectue autour d'éléments non combustibles ayant l'apparence de bûches de bois par exemple, du type comprenant au moins un conduit de gaz (3) percé d'orifice (17) placé à l'intérieur d'un caisson ouvert rempli d'un matériau non combustible formant lit de diffusion pour le gaz et alimenté par un mélange gaz-air primaire et par de l'air secondaire, ledit conduit de gaz étant adapté à diriger le mélange gaz-air primaire vers le fond dudit lit de diffusion, une pluralité d'orifices de distribution d'air secondaire étant ménagée au dessus du lit de diffusion, caractérisé en ce que ledit caisson (2) présente, d'une part, sur son pourtour un rebord (10), avec le lit de diffusion (25) en matériau non combustible qui remplit ce caisson (2) débordant sur ledit rebord (10), et, d'autre part, une partie centrale (11) qui s'élève à partir de sa paroi de fond (8) avec son ouverture (8a) et dont la partie supérieure (12) sensiblement plane et coplanaire avec ledit rebord (10) est également recouverte dudit matériau non combustible et en ce que ledit rebord (10) et ladite partie centrale supérieure (12) sont percés d'orifices (16) d'admission d'air secondaire pour réaliser en tous points au sein de ce lit et sur son pourtour une combustion quasi-complète.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits orifices (17) de chaque conduit (3) sont situés sensiblement en regard de la paroi de fond (8) dudit caisson (2).
3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 et équipé d'un dispositif d'alimentation (4) comprenant un gicleur (23) monté à l'intérieur d'une chambre (22) communiquant à l'extérieur par des orifices (24) constituant chacun une arrivée d'air primaire, caractérisé en ce que ladite chambre (22) communique avec le conduit (3) par l'intermédiaire d'un dispositif mélangeur constitué par un tube venturi (18) monté à l'intérieur dudit conduit (3).
4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'air primaire et l'air secondaire sont prélevés du milieu extérieur environnant.
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