EP1105682A1 - Procede pour faire fonctionner un br leur et br leur facilitant sa mise en oeuvre - Google Patents

Procede pour faire fonctionner un br leur et br leur facilitant sa mise en oeuvre

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EP1105682A1
EP1105682A1 EP00938889A EP00938889A EP1105682A1 EP 1105682 A1 EP1105682 A1 EP 1105682A1 EP 00938889 A EP00938889 A EP 00938889A EP 00938889 A EP00938889 A EP 00938889A EP 1105682 A1 EP1105682 A1 EP 1105682A1
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tube
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/34—Continuously applied ignition cycles

Definitions

  • Self-evaporative burners in which the fuel is heated beforehand by indirect heat exchange with the burner flame, have, by the fact that the burner body acts as a heat exchanger, ratios of total length / diameter of the around 2; if such a ratio favors compactness, it leads to a certain number of drawbacks: unstable flame, impossibility of using high primary aeration, very difficult ignition by electrode requiring recourse to expensive auxiliary devices.
  • US-A-4 145 179 describes a burner ignition control. When the flame goes out, it is re-lit once and if the burner goes out again for a prescribed time, the burner is stopped.
  • the invention remedies these drawbacks by a method for operating a burner, characterized in that it consists in carrying out a plurality of ignition operations of the burner during the entire time that the burner is to operate.
  • plurality we mean more than two and, in fact, several tens, even several hundreds or more.
  • the process consists in carrying out, although a flame is already erupting from the burner, successive ignition operations regularly over time at an interval of time between two ignition operations less than a duration of operation of the burner and in particular at an interval of time less than a second and preferably around a tenth of a second.
  • Each ignition operation can result in obtaining a spark lasting 3 to 10 ⁇ s.
  • An ignition operation is started while a flame is already erupting from the burner.
  • the invention also relates to a burner with an electric circuit for controlling a valve for sending fuel to the burner and an ignition device.
  • the circuit is such that the ignition device is energized as long as the valve is open.
  • the circuit is such that when the ignition device is energized, it produces successive ignitions.
  • the ignition device successively comprises an oscillator, a power stage, a step-up transformer and an ignition electrode which is mounted in the burner.
  • the burner comprises a tube in which is mounted an obstacle creating a zone of turbulence and the ignition electrode is mounted so as to make spark a spark in the turbulence zone.
  • the disturbing device may consist of a heat-resistant ball with a diameter of 5 to 10 mm placed 55 mm from the bottom of the tubular body of the burner with a diameter of 52 mm and a length of 95 mm - the distance being taken when the mixture arrives in the burner, the electrode being placed about 5 mm from the walls in the turbulent zone established at about 65 mm from the bottom of the burner.
  • the subject of the invention is also a burner comprising a tube into which an inlet for fuel, an inlet for oxidant such as air, and an outlet for the ignited mixture of fuel and oxidant and in which is mounted an obstacle, characterized in that the obstacle is a solid body, in particular a ball, occupying only a part of the section of the tube.
  • a solid obstacle is easier to manufacture than a perforated obstacle (US-A-3460 910 or GB-A-13 34 832) and reduces pressure losses by allowing a relatively large passage between the ball and the wall of the tube.
  • the obstacle is shaped so as to provide between it and the tube a substantially flat gap and to give with the side wall of the burner a flat flame.
  • the length of the interval represents for example more than 5 times and better more than 10 times the maximum width of the gap.
  • a flame-treated surface is also obtained which is maximum for a given flow rate, making it possible for example to maximize the surface for weeding by burning when the burner is used for this purpose.
  • FIG. 1 is a diagram of a burner according to the invention and FIGS. 2 and 3 illustrate two variants of the burner according to the invention.
  • the burner represented in FIG. 1 comprises an accumulator 1 which can be constituted by the battery of a carrier vehicle and which supplies, via a switch 2, in parallel the coil 3 of a solenoid valve
  • the solenoid valve 4 is placed on the fuel supply conduit 8 to a body 9 of burner. Although this is not shown in the figure, the fuel first passes through a jacket along the body 9 of the burner before entering the body 9 of the burner.
  • the transformer 7 supplies by a conductor 10 an electrode 16 for igniting the burner mounted in the body 9 by means of an insulator 11.
  • Inside the body 9 of the burner is mounted by two rods extending along the longitudinal direction of the body 9, a ball 12 of steel 5 mm in diameter placed 55 mm from the bottom of the body, which has a diameter of 52 mm and a length of 95 mm.
  • the electrode 11 is placed approximately 5 mm from the walls in the turbulence zone established at approximately 65 mm from the bottom of the tubular body, the bottom where there is an inlet for fuel and, not shown, an inlet for air.
  • switch 2 When switch 2 is open, the whole system is at rest. Fuel is not sent to the burner and the ignition device does not work. But as soon as the switch 2 is closed, fuel arrives at the burner and it is ignited by the electrode 11, the ignition operations being carried out continuously as long as the switch 2 is closed, at the rate of 3 sparks of 5 ⁇ s per second. The flaming mixture of fuel and air exits at the end of the body 9 opposite the bottom.
  • Figure 2 shows a burner in which the body 13 is rectangular and defines with the ball 14 crescent-shaped intervals relatively flat so that the flames coming out of the burner are in the form of a veil.
  • the minimum distance between the ball 14 and each short side of the rectangular body 13 is less than the diameter of the ball, for example less than 50 mm.
  • Figure 3 which is a sectional view of a burner, we recognize the ball 12 and the body 9 of the burner. There is also a secondary air inlet 15 and an ionization control electrode 16 which makes it possible to verify that the combustion is well established and if not to take corrective actions such as closing the supply.

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Description

Procédé pour faire fonctionner un brûleur et brûleur facilitant sa mise en œuyre
Pour de nombreuses applications mobiles, il est nécessaire de disposer de brûleurs de grande puissance, d'un encombrement restreint et résistant à l'extinction et générant une flamme à température élevée. Il faut de plus pouvoir allumer ces brûleurs à distance et en surveiller le fonctionnement.
Les considérations de puissance conduisent souvent à l'utilisation de brûleurs autovaporisants à échangeur intégré cylindrique, alimentés en phase liquide pour s'affranchir des problèmes de débit liés aux récipients mobiles utilisés. C'est le cas en particulier des brûleurs utilisés pour le désherbage, le défannage, la désinfection des sols et plus généralement toutes les applications mobiles.
Les brûleurs autovaporisants, dans lesquels le combustible est chauffé au préalable par échange de chaleur indirecte avec la flamme du brûleur, ont, par le fait que le corps du brûleur sert d'échangeur de chaleur, des rapports de longueur totale/diamètre de l'ordre de 2 environ ; si un tel rapport favorise la compacité, il entraîne un certain nombre d'inconvénients : flamme instable, impossibilité d'utiliser des aérations primaires élevées, allumage très difficile par électrode obligeant à recourir à des dispositifs annexes coûteux.
Au US-A-4 145 179, on décrit un contrôle d'allumage de brûleur. Lorsque la flamme s'éteint, on rallume une fois et si le brûleur s'éteint à nouveau pendant une durée prescrite, on arrête le brûleur. L'invention remédie à ces inconvénients par un procédé pour faire fonctionner un brûleur caractérisé en ce qu'il, consiste à effectuer une pluralité d'opérations d'allumage du brûleur pendant tout le temps où le brûleur doit fonctionner. Par pluralité, on entend plus de deux et, en fait, plusieurs dizaines, voir plusieurs centaines ou plus. De préférence, le procédé consiste à effectuer, alors pourtant qu'une flamme jaillit déjà du brûleur, des opérations d'allumage successives régulièrement dans le temps à un intervalle de temps entre deux opérations d'allumage inférieur à une durée de fonctionnement du brûleur et notamment à un intervalle de temps inférieur à la seconde et, de préférence, de l'ordre du dixième de seconde. Chaque opération d'allumage peut se traduire par l'obtention d'une étincelle d'une durée de 3 à 10 μs. On fait commencer une opération d'allumage alors pourtant qu'une flamme jaillit déjà du brûleur.
En effectuant ces opérations d'allumage à une cadence rapide, on prévient toute extinction prolongée du brûleur en le rallumant juste avant qu'il ne soit sur le point de s'éteindre ou juste au moment où il est en train de s'éteindre ou juste au moment où il vient de s'éteindre.
L'invention vise également un brûleur à circuit électrique de commande d'une vanne d'envoi de combustible au brûleur et d'un dispositif d'allumage. Suivant l'invention, le circuit est tel que le dispositif d'allumage est mis sous tension tant que la vanne est ouverte. De préférence, le circuit est tel que lorsque le dispositif d'allumage est mis sous tension, il produit des allumages successifs.
Suivant un mode de réalisation, le dispositif d'allumage comporte successivement un oscillateur, un étage de puissance, un transformateur élévateur et une électrode d'allumage qui est montée dans le brûleur.
Pour faire en sorte que l'énergie consommée par le dispositif d'allumage ne soit pas trop grande, le brûleur comprend un tube dans lequel est monté un obstacle créant une zone de turbulence et l'électrode d'allumage est montée de manière à faire jaillir une étincelle dans la zone de turbulence.
Cet agencement présente les avantages suivants, en raison du fait que la vitesse est plus petite dans la zone de turbulence que :
1 °) Stabilisation de la flamme dans le corps du brûleur par établissement de la combustion dans la zone de forte turbulence engendrée par le dispositif perturbateur, la combustion étant pratiquement indépendante du débit.
2°) Suppression de l'effet de paroi qui tend à décoller la flamme de la paroi du brûleur et occasionne des rentrées d'air frais rendant la combustion instable. „„,„«-.„ . PCT/FR00/015 00/75572 3
3°) Possibilité, en plaçant une électrode d'allumage dans la zone de forte turbulence, de réaliser l'allumage du brûleur sur l'ensemble des pressions de fonctionnement avec un niveau d'énergie électrique très bas (piézo par exemple). 4°) Possibilité, en plaçant une électrode de contrôle par ionisation dans la zone à forte turbulence à l'endroit où se stabilise la combustion, de vérifier si cette dernière est établie et par voie de conséquence de vérifier si le brûleur est en fonctionnement et sinon d'apporter des actions correctives : réallumage, fermeture de l'alimentation. 5°) Possibilité pour un brûleur de géométrie donnée d'augmenter l'aération primaire et/ou le débit.
6°) Possibilité pour des brûleurs autovaporisants à échangeur annulaire (tubes ou monobloc) de proportionner la quantité de chaleur transmise au dispositif de réchauffage en déplaçant le front de flamme ou en jouant sur l'effet de paroi.
A titre indicatif, le dispositif perturbateur peut être constitué d'une bille résistante à la chaleur d'un diamètre de 5 à 10 mm placée à 55 mm du fond du corps tubulaire du brûleur d'un diamètre de 52 mm et d'une longueur de 95 mm - la distance étant prise à l'arrivée du mélange dans le brûleur, l'électrode étant placée à environ 5 mm des parois dans la zone turbulente établie à 65 mm environ du fond du brûleur.
L'invention a aussi pour objet un brûleur comprenant un tube dans lequel débouchent une entrée pour du combustible, une entrée pour du comburant tel que de l'air, et une sortie pour le mélange enflammé de combustible et de comburant et dans lequel est monté un obstacle, caractérisé en ce que l'obstacle est un corps plein, notamment une bille, n'occupant qu'une partie de la section du tube. Un obstacle plein est plus facile à fabriquer qu'un obstacle perforé (US-A-3460 910 ou GB-A-13 34 832) et diminue les pertes de charge en permettant d'avoir un passage relativement grand entre la bille et la paroi du tube.
Suivant un mode de réalisation qui vaut en soi indépendamment des caractéristiques précédentes du brûleur et du procédé suivant l'invention, l'obstacle est conformé de manière à ménager entre lui et le tube un intervalle sensiblement plat et à donner avec la paroi latérale du brûleur une flamme plate. La longueur de l'intervalle représente par exemple plus de 5 fois et mieux plus de 10 fois la largeur maximum de l'intervalle. On obtient aussi une surface traitée par la flamme qui est maximum pour un débit donné, permettant par exemple de maximiser la surface de désherbage par brûlage lorsque le brûleur est utilisé à cet effet. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : la figure 1 est un schéma d'un brûleur suivant l'invention et les figures 2 et 3 illustrent deux variantes du brûleur suivant l'invention.
Le brûleur représenté à la figure 1 , comporte un accumulateur 1 qui peut être constitué par la batterie d'un véhicule porteur et qui alimente, par l'intermédiaire d'un interrupteur 2, en parallèle la bobine 3 d'une électrovanne
4, et un allumeur constitué successivement d'un oscillateur 5, d'un étage de puissance 6 et d'un transformateur élévateur de tension 7. L'électrovanne 4 est placée sur le conduit 8 d'arrivée du combustible à un corps 9 de brûleur. Bien que cela ne soit pas représenté à la figure, le combustible passe d'abord dans une chemise le long du corps 9 du brûleur avant de pénétrer dans le corps 9 du brûleur. Le transformateur 7 alimente par un conducteur 10 une électrode 16 d'allumage du brûleur montée dans le corps 9 par l'intermédiaire d'un isolant 11. A l'intérieur du corps 9 du brûleur, est montée par deux tiges s'étendant suivant la direction longitudinale du corps 9, une bille 12 en acier de 5 mm de diamètre placée à 55 mm du fond du corps, lequel a un diamètre de 52 mm et une longueur de 95 mm. L'électrode 11 est placée à 5 mm environ des parois dans la zone de turbulence établie à 65 mm environ du fond du corps tubulaire, fond où se trouve une entrée pour du combustible et, non représentée, une entrée pour de l'air.
Lorsque l'interrupteur 2 est ouvert, tout le système est au repos. Du combustible n'est pas envoyé au brûleur et le dispositif d'allumage ne fonctionne pas. Mais dès que l'on ferme l'interrupteur 2, du combustible arrive au brûleur et il est allumé par l'électrode 11 , les opérations d'allumage s'effectuant en permanence tant que l'interrupteur 2 est fermé, à raison de 3 étincelles de 5 μs à la seconde. Le mélange enflammé de combustible et d'air sort à l'extrémité du corps 9 opposée au fond.
La figure 2 montre un brûleur dans lequel le corps 13 est rectangulaire et délimite avec la bille 14 des intervalles en forme de croissant relativement plats en sorte que les flammes qui sortent du brûleur sont sous la forme d'un voile. La distance minimum entre la bille 14 et chaque petit côté du corps 13 rectangulaire est inférieure au diamètre de la bille, par exemple inférieure à 50 mm.
A la figure 3, qui est une vue en coupe d'un brûleur, on reconnaît la bille 12 et le corps 9 du brûleur. Il est prévu en outre une entrée 15 d'air secondaire, et une électrode 16 de contrôle par ionisation qui permet de vérifier que la combustion est bien établie et sinon d'apporter des actions correctives telles qu'une fermeture de l'alimentation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour faire fonctionner un brûleur, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer une pluralité d'opérations d'allumage du brûleur pendant tout le temps où le brûleur doit fonctionner.
2. Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à faire se succéder les opérations d'allumage régulièrement dans le temps.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à faire se succéder les opérations d'allumage à un intervalle de temps entre deux opérations d'allumage consécutives inférieur à la seconde.
4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à faire commencer une opération d'allumage alors pourtant qu'une flamme jaillit déjà du brûleur.
5. Brûleur à circuit électrique de commande d'une vanne (4) d'envoi de combustible au brûleur (9) et d'un dispositif (11 ) d'allumage, caractérisé en ce que le circuit est tel que le dispositif (11 ) d'allumage est mis sous tension tant que la vanne (4) est ouverte et le circuit est tel que, lorsque le dispositif (11) d'allumage est mis sous tension, il se produit une pluralité d'allumages successifs.
6. Brûleur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (11) d'allumage comporte successivement un oscillateur (5), un étage de puissance (6), un transformateur élévateur (7) et une électrode (11) d'allumage qui est montée dans le brûleur (9). 7. Brûleur suivant l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le brûleur comprend un tube (9) dans lequel est monté un obstacle 00/75572
7
(12) créant une zone de turbulence, et l'électrode (11) d'allumage est montée de manière à faire jaillir une étincelle dans la zone de turbulence.
8. Brûleur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'obstacle (14) est conformé de manière à ménager entre lui et le tube un intervalle sensiblement plat.
9. Brûleur comprenant un tube dans lequel débouchent une entrée pour du combustible, une entrée pour du comburant tel que de l'air, et une sortie pour le mélange enflammé de combustible et de comburant et dans lequel est monté un obstacle, caractérisé en ce que l'obstacle est un corps plein, notamment une bille, n'occupant qu'une partie de la section du tube.
10. Brûleur suivant l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'une électrode (11) se trouve en regard d'un intervalle radial défini entre le corps (9) et l'obstacle (12).
11. Brûleur comprenant un tube dans lequel débouchent une entrée pour du combustible, une entrée pour du comburant et une sortie pour le mélange enflammée de combustible et de comburant et dans lequel est monté un obstacle, caractérisé en ce que l'obstacle est conformé de manière à ménager entre lui et le tube un intervalle sensiblement plat.
12. Brûleur suivant les revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'obstacle (14) occupe du dixième au cinquième de la section transversale du tube (13).
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