EP1050712B1 - Full premix gas burner with cooling system - Google Patents
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- EP1050712B1 EP1050712B1 EP00420087A EP00420087A EP1050712B1 EP 1050712 B1 EP1050712 B1 EP 1050712B1 EP 00420087 A EP00420087 A EP 00420087A EP 00420087 A EP00420087 A EP 00420087A EP 1050712 B1 EP1050712 B1 EP 1050712B1
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- burner
- slits
- grate
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
- F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
- F23D14/583—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/78—Cooling burner parts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/10—Flame diffusing means
- F23D2203/101—Flame diffusing means characterised by surface shape
- F23D2203/1012—Flame diffusing means characterised by surface shape tubular
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H2210/00—Burner and heat exchanger are integrated
Definitions
- the present invention relates to a gas burner cooled to total premix.
- Such a burner is for example intended to equip a boiler with hot water for central heating.
- the invention relates more particularly a burner which can modulate in power over a range ranging for example from 30 to 100% of its nominal power.
- a burner of this type has a grid which is cooled naturally by the gas premix which burns at the outlet of the burner. In hyperstochiometric regime, the sheet metal of the grid heats up and there are risks of backfire. It is then known to cool the sheet. This cooling is then carried out using pipes in which water circulates from the circuit heating associated with the burner.
- document DE 37 10 244 A describes a burner delimited by two plates as well as by the walls of the cooling forming a loop. Slots are present in the plate superior. A premix arrival leads into the room. The elements delimiting the chamber are fixed by welding. Disassembly of such assembly is very difficult.
- the present invention therefore aims to provide a gas burner cooled to total premix whose handling and disassembly are more easier than the devices of the prior art.
- This burner can preferably modulate in power over a large range, for example from 30 to 100% of its nominal power.
- the gas burner it offers is of the type cooled to total premix comprising burner grates mounted between cooling lines.
- each burner grate is presented under the shape of a shaped bar adapted to the shape of the pipes cooling on which it rests, having transverse slots distributed along the bar, these slots opening on the side of the grid intended to be the seat of a flame and being deep enough to allow the passage of the gas premix from the inside of the burner to the outside of this one.
- This design of the burner grate makes it possible to have a grate of easy handling which can be assembled, disassembled and cleaned very easily compared to the grids of the prior art.
- the height of the profiled bars is preferably of the same order larger than the diameter of the tubes between which they are located. This height is for example greater than the diameter of these tubes.
- staples are provided for fixing the grilles on the cooling pipes, these staples passing through a slot in the grid, this slot being possibly wider than the slots intended only for passage premix.
- each burner grate for example has bores extending parallel to the slots, these bores being intended to receive screws for fixing the grid burner on a distribution grid, the areas in which are located the bores not having a slot.
- the burner grate has a flared section reminiscent of a V, the outer faces of the branches of the V being concave to properly support each on a cooling line and slots for the premix passage extending between the branches of the V.
- each slot extends over a half only from the profiled bar located on the side of a cooling.
- the slots are distributed longitudinally in pairs on the profiled bar, a rib separating each time two slots arranged in the same plane transverse.
- each profiled bar may have at each of its ends, on the side intended to be the seat of a flame, a fixing lug extending longitudinally and over the entire width of the profiled bar.
- the burner grate is for example made of an alloy metallic based on aluminum or copper. These alloys are generally easily spinnable, which is advantageous for producing a profiled bar. In addition, these alloys are good conductors of heat.
- the cooling pipes are made of steel, preferably stainless steel.
- the slots made in the profiled bars present by example a depth between 20 and 40 mm and a width between 1 and 1.5 mm.
- Profiled bars with slots can be obtained by several processes. Advantageously, they are obtained by sawing a profiled bar. This process makes it possible to have an attractive cost price by report for example to an embodiment by molding.
- an advantageous form of embodiment provides that the cooling pipes are arranged so as to define a circular cylinder and a stepped tapered part, said distribution cone, is arranged inside the cylinder thus formed by the cooling tubes.
- FIG. 1 is a schematic view of a burner body.
- This the latter comprises tubes 2 made of metallic material, for example steel, copper, stainless steel or other, arranged in a cylinder and mounted between two tubular plates 4.
- a water box 6 On each tubular plate 4 is mounted a water box 6 allowing irrigation and circulation of water in the tubes 2 of the burner.
- profiled elements which form the burner grate at the level of which the combustion of a premix. This burner grate will be described in more detail below.
- a helical part called deflector 10
- the purpose of this deflector 10 is to create turbulence intended to mix air and gas well to obtain a homogeneous premix.
- a distribution grid 12 the loss of which load makes it possible to distribute the premix evenly over the entire burner surface.
- a vent tube 14 At the top of the distribution cone 8, we can see also a thin tube, called a vent tube 14. If the temperature in the burner, this vent tube 14 makes it possible to avoid pressure increase in the cone due to volume expansion internal. This vent tube 14 opens into an air zone only.
- Each profiled element 16 has a head 18 intended to be placed outside the cylinder formed by the tubes 2, a body 20 intended to be substantially at the height of the tubes 2 and a foot 22 intended to be inside the cylinder defined by the tubes 2.
- Each profiled element 16 has a height greater than the diameter of the tubes 2.
- the outer surface of the head 18 is rounded. Its radius of curvature is greater than the radius of curvature of tube 2 but less than radius of curvature of the cylinder formed by the set of tubes 2.
- the body 20 has a shape reminiscent of a V.
- the point of the V is on the side of the foot 22 of the profiled element 16 while the part flared from the V is on the side of the head 18 of this profiled element 16.
- the flared part of the body 20 fits the outside surface of the tubes 2 between which is the profiled element 16.
- the foot 22 of the profiled element has a section substantially circular to which the base of the body 20 is attached.
- the profiled element 16 extends over the entire length of the burner between the two tubular plates 4. It is placed each time between two tubes 2 and extends parallel to them. Cross direction tubes 2 and profiled elements 16, and over the entire length of each profiled element 16, there are slots 24. These slots extend over the entire height of the body 20 and of the head 18 of the profiled element 16. We have then a set of substantially V-shaped lamellae 26 which are all attached to a common foot 22.
- the wider slots 28 are provided for fixing the profiled elements 16 on the tubes 2.
- a clip 30 then takes place in this slot 28 to hold the profiled element 16 between two tubes 2.
- This clip 30 exerts an elastic force on the profiled element 16 so as to press the head 18 of the profiled element on the face outside of the cylinder formed by the tubes 2.
- This head 18 is of course substantially wider than the free space left between two neighboring tubes 2.
- the staples 30 are made of a spring steel wire for example which is folded to allow the profiled element to be hooked between the two tubes 2.
- Such a clip 30 is visible in FIG. 2.
- One end of the wire comes take support at the bottom of the wide slot 28 on the side of the foot 22. Then this wire follows the outside surface of a tube 2, then joins the neighboring tube 2 and also marries its outer surface.
- the other slots 24 have a width which is calculated so that, whatever the burner charge rate or the air / gas ratio, the flame does not can go back up in the burner (phenomenon called "flashback").
- the premix which has become homogenized on passage of the deflector 10 and which is uniformly distributed over the entire burner surface thanks to the cone distribution 8 and the distribution grid 12 passes through the slots 24 of the profiled elements 16 and ignites on the external periphery of the burner, that is to say at the periphery of the cylinder formed by the tubes 2 and the elements profiles 16. This configuration modulates the burner output between 30% and 100% of its nominal power without any problem.
- the width of the slots 24 can be of the order of 1.2 mm. This is very interesting because the dust possibly present in the burner are not likely to be blocked at these slots. This is an advantage compared to punched sheets used in burners of the prior art and which have small diameter holes.
- the width significant slits is allowed here by the relatively thick large (of the order of 30 mm) of the profiled element 16 and the slots 24.
- FIGS 5 and 6 show a second embodiment of a burner according to the invention.
- profiled elements form the burner grate.
- the profiled parts 16 forming the burner grate have the same general shape as that described with reference to Figures 1 to 4 but have shaped slots different and are fixed in the burner body differently than the profiled bars described above.
- Cross slits 25 are made along the bar profiled. Unlike the slots 24, which extend over the entire width of the profiled bar, the slots 25 are only made at the level of one half of the profile bar. These slots 25 are each in a half of the profiled bar located on the side of a tube 2. These halves are by example separated by a longitudinal plane of symmetry 32. Of course, the slots 25 are not made over the entire half of the profiled bar 16 as can be seen in FIG. 6. These slots 25 create a passage at the level of each tube 2 between the interior space of the cylinder delimited by the cooling tubes and the outer space of this cylinder. Without the presence of the slots, the profiled bar would completely obstruct the passage between the inside of this cylinder and the outside of it.
- the slots 25 are obtained for example by sawing the bar profiled.
- This embodiment allows for surface slots less important.
- the width of the slits therefore varies less when the temperature within the burner varies. This limits the problems of thermal expansion.
- it is as if we had come to add the rib 34 to connect to each times two solid sections adjacent to the profiled bar in order to maintain them at equal distance and therefore keep the width substantially constant of a slot 24. This prevents a slot from becoming too wide and causing then a flashback.
- the profiled bar 16 is fixed not using staples on the cooling tubes 2 but using screws on the distribution grid 12. Bores 36 are then provided in the profiled bar 16 for the passage of the fixing screws. At the location corresponding, a nut 38 is welded to the distribution grid. Account given the thermal expansion problems, an assembly can be carried out elastic using the fixing screws.
- the profiled bar 16, at the level of the bores 36, is not provided with slots 25.
- each profiled bar then has a fixing lug 42 coming to rest on the support 40 and extending over the entire width of the profiled bar 16.
- the support 40 also extends over the entire width of the profiled bar 16. The passage between the inside of the cylinder defined by the cooling tubes 2 and the outside of this cylinder while allowing expansion of the profiled bars. This dilation takes place mainly in the longitudinal direction of profiled bars.
- the fixing lugs 42 slide on the supports 40.
- the gas premix cannot pass at the ends of the burner grates. This avoids any backfire problem.
- the configuration according to the invention allows good cooling of the burner grate. Indeed, the contact surface between the tubes 2 and the profiled elements 16 is relatively large. This good cooling significantly reduces polluting emissions (CO, NOx, ...) of the burner during its operation.
- the burner grate as described above has many advantages. Its handling is very easy. Its dismantling and cleaning can be done very easily. In addition, the elements profiles are easy to produce and their cost is appreciably lower than the cost price of the burner grates of the prior art. It is enough to cut a profile to the desired length and to make the slots by sawing. Of course, other obtaining methods are possible. We can imagine that the profiled elements are obtained by molding.
- the burner design allows a wide choice of material for the burner grate.
- the profiled elements can be produced by for example aluminum or copper or any other conductive material easily spun or moldable.
- the invention can also be applied to a burner with in-line cooling tubes.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un brûleur à gaz refroidi à prémélange total.The present invention relates to a gas burner cooled to total premix.
Un tel brûleur est par exemple destiné à équiper une chaudière à eau chaude pour chauffage central. L'invention concerne plus particulièrement un brûleur pouvant moduler en puissance sur une plage allant par exemple de 30 à 100% de sa puissance nominale.Such a burner is for example intended to equip a boiler with hot water for central heating. The invention relates more particularly a burner which can modulate in power over a range ranging for example from 30 to 100% of its nominal power.
Un brûleur de ce type comporte une grille qui est refroidie naturellement par le prémélange gazeux qui brûle en sortie du brûleur. En régime hyperstochiométrique, la tôle de la grille chauffe et il y a des risques de retour de flamme. Il est alors connu de refroidir la tôle. Ce refroidissement est alors effectuée à l'aide de conduites dans lesquelles circule de l'eau du circuit de chauffage associé au brûleur.A burner of this type has a grid which is cooled naturally by the gas premix which burns at the outlet of the burner. In hyperstochiometric regime, the sheet metal of the grid heats up and there are risks of backfire. It is then known to cool the sheet. This cooling is then carried out using pipes in which water circulates from the circuit heating associated with the burner.
Il est connu par exemple d'avoir un brûleur comportant une multitude de pièces empilées les unes sur les autres et montées entre des conduites d'eau de circuit de chauffage. Le prémélange passe alors entre les pièces et brûle à l'extérieur de celles-ci.It is known, for example, to have a burner comprising a multitude of pieces stacked on top of each other and mounted between heating circuit water pipes. The premix then passes between the parts and burns outside of them.
Une fois cet ensemble monté, sa manipulation est assez difficile et son démontage presque impossible. Il est donc assez difficile à nettoyer.Once this assembly mounted, its handling is quite difficult and disassembly almost impossible. It is therefore quite difficult to clean.
En particulier, le document DE 37 10 244 A décrit une chambre de brûleur délimitée par deux plaques ainsi que par les parois de la conduite de refroidissement formant une boucle. Des fentes sont présentes dans la plaque supérieure . Une arrivée de prémélange débouche dans la chambre. Les éléments délimitant la chambre sont fixés par soudure. Le démontage d'un tel assemblage est très difficile.In particular, document DE 37 10 244 A describes a burner delimited by two plates as well as by the walls of the cooling forming a loop. Slots are present in the plate superior. A premix arrival leads into the room. The elements delimiting the chamber are fixed by welding. Disassembly of such assembly is very difficult.
La présente invention a alors pour but de fournir un brûleur gaz refroidi à prémélange total dont la manipulation et le démontage sont plus faciles que les dispositifs de l'art antérieur. Ce brûleur pourra de préférence moduler en puissance sur une plage importante, par exemple de 30 à 100% de sa puissance nominale.The present invention therefore aims to provide a gas burner cooled to total premix whose handling and disassembly are more easier than the devices of the prior art. This burner can preferably modulate in power over a large range, for example from 30 to 100% of its nominal power.
À cet effet, le brûleur gaz qu'elle propose est du type refroidi à prémélange total comportant des grilles de brûleur montées entre des conduites de refroidissement.For this purpose, the gas burner it offers is of the type cooled to total premix comprising burner grates mounted between cooling lines.
Selon l'invention, chaque grille de brûleur se présente sous la forme d'une barre profilée de forme adaptée à la forme des conduites de refroidissement sur lesquelles elle repose, présentant des fentes transversales réparties le long de la barre, ces fentes débouchant du côté de la grille destiné à être le siège d'une flamme et étant assez profondes pour permettre le passage du prémélange gazeux de l'intérieur du brûleur vers l'extérieur de celui-ci.According to the invention, each burner grate is presented under the shape of a shaped bar adapted to the shape of the pipes cooling on which it rests, having transverse slots distributed along the bar, these slots opening on the side of the grid intended to be the seat of a flame and being deep enough to allow the passage of the gas premix from the inside of the burner to the outside of this one.
Cette conception de la grille de brûleur permet d'avoir une grille de manipulation facile qui peut être montée, démontée et nettoyée très facilement par rapport aux grilles de l'art antérieur. This design of the burner grate makes it possible to have a grate of easy handling which can be assembled, disassembled and cleaned very easily compared to the grids of the prior art.
La hauteur des barres profilées est de préférence du même ordre de grandeur que le diamètre des tubes entre lesquelles elles se trouvent. Cette hauteur est par exemple supérieure au diamètre de ces tubes.The height of the profiled bars is preferably of the same order larger than the diameter of the tubes between which they are located. This height is for example greater than the diameter of these tubes.
Pour un bon maintien des barres profilées sur les tubes et aussi pour assurer un bon refroidissement de la grille de brûleur, des agrafes sont prévues pour fixer les grilles sur les conduites de refroidissement, ces agrafes passant dans une fente de la grille, cette fente étant éventuellement plus large que les fentes destinées uniquement au passage du prémélange.For good support of the profiled bars on the tubes and also to ensure proper cooling of the burner grate, staples are provided for fixing the grilles on the cooling pipes, these staples passing through a slot in the grid, this slot being possibly wider than the slots intended only for passage premix.
Il est également possible de prévoir une fixation des barres profilées à l'aide de vis. Dans ce cas alors, chaque grille de brûleur comporte par exemple des alésages s'étendant parallèlement aux fentes, ces alésages étant destinés à recevoir des vis pour la fixation de la grille de brûleur sur une grille de répartition, les zones dans lesquelles se trouvent les alésages n'étant pas pourvues de fente.It is also possible to provide a fixing of the bars profiled using screws. In this case then, each burner grate for example has bores extending parallel to the slots, these bores being intended to receive screws for fixing the grid burner on a distribution grid, the areas in which are located the bores not having a slot.
Dans une forme de réalisation préférée, la grille de brûleur présente une section évasée rappelant un V, les faces extérieures des branches du V étant concaves pour bien venir en appui chacune sur une conduite de refroidissement et les fentes pour le passage du prémélange s'étendant entre les branches du V.In a preferred embodiment, the burner grate has a flared section reminiscent of a V, the outer faces of the branches of the V being concave to properly support each on a cooling line and slots for the premix passage extending between the branches of the V.
Pour limiter la surface des fentes et de ce fait limiter leurs variations de largeur dues notamment à des problèmes de dilatation thermique, on peut prévoir que chaque fente s'étend sur une moitié seulement de la barre profilée située du côté d'une conduite de refroidissement. Dans une forme de réalisation préférée, les fentes sont réparties longitudinalement par paires sur la barre profilée, une nervure séparant à chaque fois deux fentes disposées dans un même plan transversal.To limit the surface of the slots and thereby limit their width variations due in particular to expansion problems thermal, we can predict that each slot extends over a half only from the profiled bar located on the side of a cooling. In a preferred embodiment, the slots are distributed longitudinally in pairs on the profiled bar, a rib separating each time two slots arranged in the same plane transverse.
Des problèmes de dilatation thermique apparaissent également aux extrémités des barres profilées. Pour éviter d'avoir à ces extrémités un passage de mélange gazeux combustible pouvant engendrer un retour de flamme, chaque barre profilée peut comporter à chacune de ses extrémités, du côté destiné à être le siège d'une flamme, une patte de fixation s'étendant longitudinalement et sur toute la largeur de la barre profilée.Thermal expansion problems also appear at the ends of the profiled bars. To avoid having at these ends a passage of combustible gas mixture which may cause a return of flame, each profiled bar may have at each of its ends, on the side intended to be the seat of a flame, a fixing lug extending longitudinally and over the entire width of the profiled bar.
La grille de brûleur est par exemple réalisée dans un alliage métallique à base d'aluminium ou de cuivre. Ces alliages sont généralement facilement filables, ce qui est avantageux pour réaliser une barre profilée. De plus, ces alliages sont de bons conducteurs de la chaleur.The burner grate is for example made of an alloy metallic based on aluminum or copper. These alloys are generally easily spinnable, which is advantageous for producing a profiled bar. In addition, these alloys are good conductors of heat.
Les conduites de refroidissement quant à elles sont par exemple réalisées en acier, de préférence en acier inoxydable.The cooling pipes, for example, are made of steel, preferably stainless steel.
Les fentes réalisées dans les barres profilées présentent par exemple une profondeur comprise entre 20 et 40 mm et une largeur comprise entre 1 et 1,5 mm.The slots made in the profiled bars present by example a depth between 20 and 40 mm and a width between 1 and 1.5 mm.
Le passage du prémélange dans la grille se faisant sur une hauteur relativement importante, il est possible de prévoir des fentes assez larges sans crainte d'avoir un retour de flamme. Ceci est avantageux car avec des fentes larges, les poussières éventuellement présentes dans le brûleur ne viennent pas encrasser la grille de brûleur.The passage of the premix through the grid being done on a relatively large height, it is possible to provide slots fairly wide without fear of flashback. This is advantageous because with wide slits, any dust present in the burner do not foul the burner grate.
Les barres profilées avec des fentes peuvent être obtenues par plusieurs procédés. Avantageusement, elles sont obtenues par sciage d'une barre profilée. Ce procédé permet d'avoir un prix de revient intéressant par rapport par exemple à une réalisation par moulage.Profiled bars with slots can be obtained by several processes. Advantageously, they are obtained by sawing a profiled bar. This process makes it possible to have an attractive cost price by report for example to an embodiment by molding.
Afin de minimiser la quantité de prémélange combustible air/gaz présente dans le brûleur et de maintenir une vitesse quasi constante du prémélange sur toute la hauteur du brûleur, une forme avantageuse de réalisation prévoit que les conduites de refroidissement sont disposées de manière à définir un cylindre circulaire et qu'une pièce tronconique étagée, dite cône de répartition, est disposée à l'intérieur du cylindre ainsi formé par les tubes de refroidissement.To minimize the amount of air / gas fuel premix present in the burner and maintain an almost constant speed of the premix over the entire height of the burner, an advantageous form of embodiment provides that the cooling pipes are arranged so as to define a circular cylinder and a stepped tapered part, said distribution cone, is arranged inside the cylinder thus formed by the cooling tubes.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé
représentant à titre d'exemples non limitatifs deux formes de réalisation
d'un brûleur selon l'invention.
La figure 1 est une vue schématique d'un corps de brûleur. Ce
dernier comporte des tubes 2 en matériau métallique, par exemple en acier,
cuivre, acier inoxydable ou autres, disposés en cylindre et montés entre
deux plaques tubulaires 4. Sur chaque plaque tubulaire 4 est montée une
boíte à eau 6 permettant l'irrigation et la circulation d'eau dans les tubes 2
du brûleur. Entre les tubes 2 sont placés des éléments profilés qui forment
la grille de brûleur au niveau de laquelle s'effectue la combustion d'un
prémélange. Cette grille de brûleur sera décrite plus en détails ci-après.Figure 1 is a schematic view of a burner body. This
the latter comprises
Au centre du brûleur, se trouve une pièce tronconique étagée
appelée cône de répartition 8. Ses fonctions sont de réduire le volume
intérieur du brûleur afin de minimiser la quantité de prémélange combustible
air/gaz présente dans le brûleur et de maintenir une vitesse quasi constante
du prémélange sur toute la hauteur du brûleur. Au sommet du cône de
répartition 8, est montée une pièce en hélice, appelée déflecteur 10, dont
les pales sont percées et inclinées. Ce déflecteur 10 a pour but de créer
des turbulences destinées à bien mélanger l'air et le gaz pour obtenir un
prémélange homogène. Entre le cône de répartition 8 et les tubes brûleurs
2, se trouve une grille à trous, appelée grille de répartition 12, dont la perte
de charge permet de répartir de façon homogène le prémélange sur toute la
surface du brûleur. Au sommet du cône de répartition 8, on aperçoit
également un tube fin, appelé tube évent 14. En cas d'augmentation de la
température dans le brûleur, ce tube évent 14 permet d'éviter
l'augmentation de pression dans le cône due à la dilatation du volume
interne. Ce tube évent 14 débouche dans une zone en air uniquement.In the center of the burner is a tapered frustoconical piece
called
Entre deux tubes 2 voisins se trouve à chaque fois un élément
profilé 16 qui est représenté plus en détails sur les figures 3 et 4. Ainsi, à
la périphérie du brûleur, on trouve une alternance d'éléments profilés 16 et
de tube 2.Between two
Chaque élément profilé 16 présente une tête 18 destinée à être
placée à l'extérieur du cylindre formé par les tubes 2, un corps 20 destiné à
se trouver sensiblement à la hauteur des tubes 2 ainsi qu'un pied 22
destiné à se trouver à l'intérieur du cylindre défini par les tubes 2. Chaque
élément profilé 16 présente une hauteur supérieure au diamètre des tubes
2.Each profiled
La surface extérieure de la tête 18 est arrondie. Son rayon de
courbure est supérieur au rayon de courbure du tube 2 mais inférieur au
rayon de courbure du cylindre formé par l'ensemble des tubes 2.The outer surface of the
Le corps 20 présente une forme rappelant un V. La point du V
se trouve du côté du pied 22 de l'élément profilé 16 tandis que la partie
évasée du V se trouve du côté de la tête 18 de cet élément profilé 16. La
partie évasée du corps 20 vient épouser la surface extérieure des tubes 2
entre lesquels se trouve l'élément profilé 16.The
Le pied 22 de l'élément profilé présente quant à lui une section
sensiblement circulaire à laquelle vient se rattacher la base du corps 20.The
L'élément profilé 16 s'étend sur toute la longueur du brûleur
entre les deux plaques tubulaires 4. Il est placé à chaque fois entre deux
tubes 2 et s'étend parallèlement à ceux-ci. Transversalement à la direction
des tubes 2 et des éléments profilés 16, et sur toute la longueur de chaque
élément profilé 16, se trouvent des fentes 24. Ces fentes s'étendent sur
toute la hauteur du corps 20 et de la tête 18 de l'élément profilé 16. On a
alors un ensemble de lamelles 26 sensiblement en forme de V qui sont
toutes rattachées à un pied 22 commun.The profiled
Comme on le voit sur la figure 3, toutes les fentes 24 sont de
même largeur, à l'exception de quelques fentes 28 qui ont été représentées
plus larges sur le dessin.As seen in Figure 3, all of the
Les fentes 28 plus larges sont prévues pour la fixation des
éléments profilés 16 sur les tubes 2. Une agrafe 30 vient alors prendre
place dans cette fente 28 pour maintenir l'élément profilé 16 entre deux
tubes 2. Cette agrafe 30 exerce une force élastique sur l'élément profilé 16
de manière à venir plaquer la tête 18 de l'élément profilé sur la face
extérieure du cylindre formé par les tubes 2. Cette tête 18 est bien entendu
sensiblement plus large que l'espace libre laissé entre deux tubes 2 voisins.
Les agrafes 30 sont réalisées dans un fil d'acier ressort par exemple qui est
plié pour permettre l'accrochage de l'élément profilé entre les deux tubes 2.
Une telle agrafe 30 est visible sur la figure 2. Une extrémité du fil vient
prendre appui au fond de la fente large 28 du côté du pied 22. Puis ce fil
épouse la surface extérieure d'un tube 2, rejoint ensuite le tube 2 voisin et
épouse également sa surface extérieure. The
Les autres fentes 24 ont une largeur qui est calculée pour que,
quel que soit le taux de charge du brûleur ou le ratio air/gaz, la flamme ne
puisse remonter dans le brûleur (phénomène dit de "retour de flamme"). Le
prémélange qui s'est homogénéisé au passage du déflecteur 10 et qui est
réparti uniformément sur toute la surface du brûleur grâce au cône de
répartition 8 et à la grille de répartition 12 passe dans les fentes 24 des
éléments profilés 16 et s'enflamme sur la périphérie externe du brûleur,
c'est-à-dire à la périphérie du cylindre formé par les tubes 2 et les éléments
profilés 16. Cette configuration permet de moduler la puissance du brûleur
entre 30% et 100% de sa puissance nominale sans aucun problème.The
La largeur des fentes 24 peut être de l'ordre de 1,2 mm. Ceci
est très intéressant car les poussières éventuellement présentes dans le
brûleur ne risquent pas d'être bloquées au niveau de ces fentes. Ceci est
un avantage par rapport aux tôles poinçonnées utilisées dans les brûleurs
de l'art antérieur et qui présentent des trous de faible diamètre. La largeur
importante des fentes est autorisée ici par l'épaisseur relativement
importante (de l'ordre de 30 mm) de l'élément profilé 16 et des fentes 24.The width of the
Les figures 5 et 6 montrent une seconde forme de réalisation
d'un brûleur selon l'invention. On retrouve dans ce brûleur des tubes 2 en
acier inoxydable disposés en cylindre et montés entre deux plaques
tubulaires 4. On retrouve également à chaque fois une boíte à eau 6
montée sur une plaque tubulaire 4. Ici aussi, des éléments profilés forment
la grille de brûleur. On retrouve ici aussi un déflecteur 10 en hélice et une
grille de répartition 12. Dans cette forme de réalisation, il n'y a pas de cône
de répartition.Figures 5 and 6 show a second embodiment
of a burner according to the invention. We find in this
Dans ce second mode de réalisation, les pièces profilées 16
formant la grille de brûleur reprennent la même forme générale que celle
décrite en référence aux figures 1 à 4 mais présentent des fentes de forme
différente et sont fixées dans le corps du brûleur différemment que les
barres profilées décrites plus haut.In this second embodiment, the profiled
On remarque sur la figure 6 que la section des barres profilées
16 reste inchangée. Cette barre profilée épouse de la même manière la
forme des tubes 2.Note in Figure 6 that the section of profiled
Des fentes transversales 25 sont réalisées le long de la barre
profilée. Contrairement aux fentes 24, qui s'étendent sur toute la largeur de
la barre profilée, les fentes 25 ne sont réalisées qu'au niveau d'une moitié
de la barre de profilée. Ces fentes 25 se trouvent chacune dans une moitié
de la barre profilée se trouvant du côté d'un tube 2. Ces moitiés sont par
exemple séparées par un plan de symétrie 32 longitudinal. Bien entendu,
les fentes 25 ne sont pas réalisées sur toute la moitié de la barre profilée
16 comme on peut le voir sur la figure 6. Ces fentes 25 créent un passage
au niveau de chaque tube 2 entre l'espace intérieur du cylindre délimité par
les tubes de refroidissement et l'espace extérieur de ce cylindre. Sans la
présence des fentes, la barre profilée obstruerait entièrement le passage
entre l'intérieur de ce cylindre et l'extérieur de celui-ci.Cross slits 25 are made along the bar
profiled. Unlike the
Les fentes 25 sont obtenues par exemple par sciage de la barre
profilée. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 5 et 6, on
réalise dans un même plan transversal deux fentes 25, une dans chaque
moitié de la barre profilée 16. Il reste entre les deux fentes 25 une nervure
34. Il serait également possible de prévoir des fentes 25 décalées à chaque
fois longitudinalement. On réaliserait ainsi une fente 25 d'un côté de la
barre profilée 16 puis une voisine de l'autre côté de la barre profilée 16 et
ainsi de suite.The
Cette forme de réalisation permet d'avoir des fentes de surface
moins importante. La largeur des fentes varie de ce fait moins lorsque la
température au sein du brûleur varie. On limite ainsi les problèmes de
dilatation thermique. Par rapport à la forme de réalisation des figures 1 à 4,
c'est comme si l'on était venu rajouter la nervure 34 pour relier à chaque
fois deux sections pleines voisines de la barre profilée afin de les maintenir
à égale distance et de ce fait maintenir sensiblement constante la largeur
d'une fente 24. On évite ainsi qu'une fente devienne trop large et provoque
alors un retour de flamme.This embodiment allows for surface slots
less important. The width of the slits therefore varies less when the
temperature within the burner varies. This limits the problems of
thermal expansion. Compared to the embodiment of FIGS. 1 to 4,
it is as if we had come to add the
Dans cette forme de réalisation, la barre profilée 16 est fixée
non à l'aide d'agrafes sur les tubes 2 de refroidissement mais à l'aide de
vis sur la grille de répartition 12. Des alésages 36 sont alors prévus dans la
barre profilée 16 pour le passage des vis de fixation. A l'endroit
correspondant, un écrou 38 est soudé sur la grille de répartition. Compte
tenu des problèmes de dilatation thermique, on peut réaliser un montage
élastique à l'aide des vis de fixation. La barre profilée 16, au niveau des
alésages 36, n'est pas munie de fentes 25.In this embodiment, the profiled
Pour éviter des problèmes de retour de flamme au niveau des
extrémités des barres profilées 16, celles-ci reposent au niveau de chaque
extrémité sur des supports 40 sont par exemple fixés à l'aide de vis sur des
écrous 38 également soudés sur la grille de répartition 12. A chaque
extrémité, chaque barre profilée présente alors une patte de fixation 42
venant reposer sur le support 40 et s'étendant sur toute la largeur de la
barre profilée 16. Le support 40 s'étend également sur toute la largeur de
la barre profilée 16. On ferme ainsi aux extrémités le passage entre
l'intérieur du cylindre défini par les tubes 2 de refroidissement et l'extérieur
de ce cylindre tout en permettant une dilatation des barres profilées. Cette
dilatation s'effectue principalement dans la direction longitudinale des
barres profilées. Ainsi lors de cette dilatation, les pattes de fixation 42
viennent coulisser sur les supports 40. Quel que soit alors l'espace entre la
surface frontale d'une barre profilée et la plaque tubulaire ou le support 40,
le prémélange gazeux ne peut pas passer au niveau des extrémités des
grilles de brûleur. On évite ainsi tout problème de retour de flamme.To avoid flashback problems in the
ends of profiled
La configuration selon l'invention permet un bon refroidissement
de la grille de brûleur. En effet, la surface de contact entre les tubes 2 et
les éléments profilés 16 est relativement importante. Ce bon
refroidissement permet de réduire fortement les émissions polluantes (CO,
NOx, ...) du brûleur pendant son fonctionnement.The configuration according to the invention allows good cooling
of the burner grate. Indeed, the contact surface between the
La grille de brûleur telle que décrite ci-dessus présente de nombreux avantages. Sa manipulation est très facile. Son démontage et son nettoyage peuvent s'effectuer très facilement. De plus, les éléments profilés sont faciles à réaliser et leur prix de revient est sensiblement inférieur au prix de revient des grilles de brûleur de l'art antérieur. Il suffit de couper un profilé à longueur voulue et de réaliser les fentes par sciage. Bien entendu, d'autres procédés d'obtention sont envisageables. On peut imaginer que les éléments profilés soient obtenus par moulage.The burner grate as described above has many advantages. Its handling is very easy. Its dismantling and cleaning can be done very easily. In addition, the elements profiles are easy to produce and their cost is appreciably lower than the cost price of the burner grates of the prior art. It is enough to cut a profile to the desired length and to make the slots by sawing. Of course, other obtaining methods are possible. We can imagine that the profiled elements are obtained by molding.
Cette conception du brûleur permet un large choix de matériau pour la grille de brûleur. Les éléments profilés peuvent être réalisés par exemple en aluminium ou en cuivre ou dans tout autre matériau conducteur facilement filable ou moulable.This burner design allows a wide choice of material for the burner grate. The profiled elements can be produced by for example aluminum or copper or any other conductive material easily spun or moldable.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférentielle décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après.It goes without saying that the invention is not limited to the form of preferential embodiment described above by way of nonlimiting example; on the contrary, it embraces all variants within the framework of claims below.
Ainsi par exemple l'invention peut également s'appliquer à un brûleur présentant des tubes de refroidissement en ligne.Thus, for example, the invention can also be applied to a burner with in-line cooling tubes.
Claims (11)
- Total premix cooled gas burner having burner grates mounted between cooling pipes (2), characterised in that each burner grate is in the form of a profiled bar (16) with a shape adapted to the shape of the cooling pipes between which it is situated and on which it rests, having transverse slits (24; 25) distributed along the bar, these slits opening out on the side of the grate intended to be the seat of a flame and being deep enough to permit the passage of the gas premix from the inside of the burner to the outside thereof.
- Burner according to Claim 1, characterised in that clips (30) are provided for fixing the grates (16) on the cooling pipes (2), these clips (30) passing through a slit (28) of the grate, this slit (28) being optionally wider than the slits (24) intended solely for the passage of the premix.
- Burner according to Claim 1, characterised in that each burner grate (16) has bores extending parallel to the slits (25), these bores being intended to receive screws for fixing the burner grate (16) on a distribution grate (12), the areas in which the bores are located not being provided with slits (25).
- Burner according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the burner grate has a splayed cross-section resembling a V, the outer faces of the legs of the V being concave so as to each bear snugly on a cooling pipe (2) and the slits (24; 25) for the passage of the premix extending between the legs of the V.
- Burner according to one of Claims 1 to 4, characterised in that each slit (25) extends over only half of the profiled bar (16) situated on the side of a cooling pipe.
- Burner according to Claim 5, characterised in that the slits (25) are distributed longitudinally in pairs over the profiled bar, a rib (34) in each case separating two slits arranged in the same transverse plane.
- Burner according to one of Claims 1 to 6, characterised in that each profiled bar (16) has at each of its ends, on the side intended to be the seat of a flame, a fixing lug (42) extending longitudinally and over the entire width of the profiled bar (16).
- Burner according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the burner grate (16) is made of a metal alloy based on aluminium or copper.
- Burner according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the slits (24) have a depth of between 20 and 40 mm and a width of between 1 and 1.5 mm.
- Burner according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the slits (24, 25) are obtained by sawing a profiled bar.
- Burner according to one of Claims 1 to 10, characterised in that the cooling pipes are arranged so as to define a circular cylinder and in that a multistage frustoconical part, called a distribution cone (8), is arranged inside the cylinder thus formed by the cooling tubes.
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