EP1070915B1 - Brûleur à prémélange - Google Patents

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EP1070915B1 EP99114377A EP99114377A EP1070915B1 EP 1070915 B1 EP1070915 B1 EP 1070915B1 EP 99114377 A EP99114377 A EP 99114377A EP 99114377 A EP99114377 A EP 99114377A EP 1070915 B1 EP1070915 B1 EP 1070915B1
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Richard Strässle
Christian Dr. Steinbach
Dieter Winkler
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Claims (22)

  1. Brûleur à prémélange, lequel présente une direction d'écoulement axiale ainsi qu'une extrémité amont et une extrémité aval, contenant un générateur de tourbillons (100) pour entraíner en rotation un milieu d'oxydation gazeux (15) et des moyens pour l'injection d'au moins un combustible (12, 17) dans l'écoulement tourbillonnaire ainsi produit, le milieu d'oxydation entrant à travers le générateur de tourbillons dans le brûleur à prémélange, et le générateur de tourbillons présentant également une direction d'écoulement axiale, lequel générateur de tourbillons inclut un espace creux (14) et lequel générateur de tourbillons présente au moins une fente tangentielle (19) s'étendant dans la direction axiale, à travers laquelle le milieu d'oxydation entre dans l'espace creux dans la direction tangentielle, lequel espace creux présente une section transversale d'écoulement dont la surface en section transversale augmente vers l'extrémité aval du générateur de tourbillons au moins par portions, et lequel brûleur à prémélange présente, à son extrémité aval, un saut de section transversale, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons (100), respectivement des corps partiels (101, 102, 103, 104) du générateur de tourbillons présentent des ouvertures et en ce que l'on prévoit, comme moyens d'injecter le combustible gazeux, des tubes (32) qui pénètrent à travers les ouvertures (31) dans l'espace creux (14) du générateur de tourbillons et qui sont désaccouplés mécaniquement du générateur de tourbillons.
  2. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction d'écoulement axiale du générateur de tourbillons est identique à la direction d'écoulement axiale du brûleur à prémélange.
  3. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons se compose d'un corps creux monolithique dans lequel est incorporée au moins une fente tangentielle (19) s'étendant dans la direction axiale du générateur de tourbillons.
  4. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons se compose d'une pluralité de corps partiels (101, 102, 103, 104) dont les axes longitudinaux (101a, 102a, 103a, 104a) sont disposés de manière décalée les uns par rapport aux autres, de telle sorte qu'entre deux corps partiels respectifs soit réalisée une fente tangentielle (19) s'étendant dans la direction de l'axe longitudinal du brûleur.
  5. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons présente une forme essentiellement cylindrique.
  6. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons présente une conicité telle que le diamètre du générateur de tourbillons s'élargisse progressivement dans sa direction d'écoulement axiale.
  7. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un corps de déplacement (8) se rétrécissant au moins par portions en direction de l'extrémité aval du brûleur est incorporé dans l'espace creux (14).
  8. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose à proximité de l'axe du brûleur des moyens (3) pour introduire un combustible liquide (12) dans l'écoulement tourbillonnaire.
  9. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on associe à chaque fente tangentielle (19) au moins un moyen pour l'injection d'un combustible gazeux pour faire fonctionner le brûleur avec une flamme de gaz prémélangée.
  10. Brûleur à prémélange selon la revendication 9, caractérisé en ce que les tubes présentent une forme de buse à leur extrémité.
  11. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur à prémélange est fixé à son extrémité aval sur une structure de support (42), au moyen de laquelle structure de support le brûleur peut être monté sur une paroi de la chambre de combustion, en ce qu'en aval de la structure de support est disposé un écran thermique (41), lequel écran thermique est fixé sur la structure de support de telle sorte qu'entre la structure de support et l'écran thermique n'existe aucun contact direct, et qu'une distance existe entre la structure de support et l'écran thermique, et en ce que des moyens de fixation (43), au moyen desquels l'écran de protection thermique est fixé à la structure de support, sont choisis de telle sorte qu'une mobilité relative entre l'écran de protection thermique et la structure de support soit garantie.
  12. Brûleur à prémélange selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'écran thermique est refroidi.
  13. Brûleur à prémélange selon la revendication 12, caractérisé en ce que la structure de support est pourvue d'une pluralité d'ouvertures (11) à travers lesquelles s'écoule, en fonctionnement, un réfrigérant (18), lequel réfrigérant effectue à la fois un refroidissement par convection de la structure de support ainsi qu'un refroidissement par impact de l'écran thermique.
  14. Brûleur à prémélange selon la revendication 12, caractérisé en ce que le réfrigérant est le même milieu que le milieu d'oxydation.
  15. Brûleur à prémélange selon la revendication 12, caractérisé en ce que la distance entre l'écran thermique et la structure de support est un canal de refroidissement.
  16. Brûleur à prémélange selon la revendication 15, caractérisé en ce que le canal de refroidissement est divisé par une nervure périphérique (411).
  17. Brûleur à prémélange selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit une section de mélange (220) en aval du générateur de tourbillons (100).
  18. Brûleur à prémélange selon la revendication 17, caractérisé en ce que la section de mélange est réalisée sous la forme d'un élément de mélange de forme tubulaire (20) dont l'axe longitudinal est essentiellement identique à l'axe du brûleur.
  19. Brûleur à prémélange selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il présente, dans la direction d'écoulement axiale du brûleur entre le générateur de tourbillons (100) et la section de mélange (220), des canaux de transition (201) s'étendant dans la direction d'écoulement pour le transfert de l'écoulement tourbillonnaire (50) formé dans le générateur de tourbillons dans la section de mélange.
  20. Brûleur à prémélange selon la revendication 19, caractérisé en ce que le nombre des canaux de transition (201) correspond au nombre des fentes d'entrée tangentielles (19).
  21. Brûleur à prémélange selon la revendication 11, caractérisé en ce que la structure de support est fixée sur la paroi de la chambre de combustion par des tubes ou des barres (33) qui s'étendent depuis la structure de support à l'encontre de la direction d'écoulement axiale du brûleur.
  22. Brûleur à prémélange selon la revendication 21, caractérisé en ce que les tubes (33) sont guidés à travers l'écran thermique et en ce que ces tubes sont également des conduites d'amenée pour un combustible gazeux (16) pour le fonctionnement avec une flamme de diffusion de gaz.
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