EP2283277B1 - Brûleur - Google Patents

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EP2283277B1
EP2283277B1 EP09742256.2A EP09742256A EP2283277B1 EP 2283277 B1 EP2283277 B1 EP 2283277B1 EP 09742256 A EP09742256 A EP 09742256A EP 2283277 B1 EP2283277 B1 EP 2283277B1
Authority
EP
European Patent Office
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burner
series
external
ducts
upstream
Prior art date
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Active
Application number
EP09742256.2A
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German (de)
English (en)
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EP2283277A2 (fr
Inventor
Jean-Claude Pillard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives Pillard SA
Original Assignee
Fives Pillard SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Fives Pillard SA filed Critical Fives Pillard SA
Publication of EP2283277A2 publication Critical patent/EP2283277A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2283277B1 publication Critical patent/EP2283277B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners

Definitions

  • the present invention relates to a burner used in particular in industrial furnaces, such as rotary kilns for cement, lime, alumina, oxides, minerals, etc.
  • burner used in furnaces having several parallel (or coaxial) axis lines including a first external air supply line located outside of all other burner lines, a central line of an air supply within which at least one central fuel supply pipe, at least one peripheral fuel supply pipe disposed around the central air supply pipe, and a second outer pipe are disposed air supply disposed around the peripheral fuel supply line.
  • the document EP1862735 A1 discloses all the features of the preamble of claim 1.
  • the present invention aims to achieve a new type of burner performance and particularly easy to adjust.
  • the object of the present invention is to solve by the features of claim 1.
  • the present configuration makes it possible to have a burner having a simple, easily adjustable configuration (the overall air flow resulting from the air leaving the two external ducts can be modified by the simple relative axial displacement of the two tubes delimiting the second pipe external) and able to operate with a high proportion of poor fuels (the axial air flow being formed by a series of single unit flows allowing to suck up a greater proportion of the secondary air coming from the furnace hearth).
  • a burner 1 of rotary kilns as illustrated in FIG. Figures 1 to 4 comprises several lines 2, 4, 5, 6, 7 coaxial. These pipes comprise a central air supply pipe 2 which is associated with a flame stabilizer 3 which is disposed at the outlet of this pipe 2.
  • the stabilizer 3 is in the form of a disc which may comprise, to ensure its cooling and its scan, several axial cylindrical or several radial slots tangential to the disk.
  • These conduits also include at least one (a 4 in Figures 1 and 2 ; two coaxial 4a, 4b in the figure 3 ) central fuel supply pipe 4 which is disposed inside the central air supply pipe 2 (here, in the axis of the burner 1, but which could be off-axis) and which opens through the stabilizer flame 3 via an opening 65.
  • a 4 in Figures 1 and 2 two coaxial 4a, 4b in the figure 3
  • central fuel supply pipe 4 which is disposed inside the central air supply pipe 2 (here, in the axis of the burner 1, but which could be off-axis) and which opens through the stabilizer flame 3 via an opening 65.
  • these conduits comprise at least one (here, a) peripheral fuel supply pipe 5 which is disposed around the central air supply pipe 2 (around the flame stabilizer 3).
  • the pipes comprise a first external air supply duct 6 which is located outside (around) all the other ducts 2, 4, 5, 7 of the burner 1, and a second external supply duct 6. air 7 which is arranged outside
  • the second external air supply pipe 7 which is disposed around the peripheral fuel supply pipe 5.
  • the first outer pipe 6 is delimited by two tubes 8, 9 which are stationary relative to each other (an outer tube 8 and an inner tube 9). These two tubes 8, 9 carry at their downstream end, immovably, a first series of axial channels 10 (here, peripherally closed) each having an outlet opening 11 opening into the home.
  • the outlet orifices 11 of the channels 10 of the first series are the only openings opening into the hearth located between the two tubes 8, 9 delimiting the first external pipe 6.
  • These channels 10 are adapted to impart a zero tangential component to the air moving therethrough.
  • the air from this first line 6 has an axial flow which is formed by the series of axial single point streams.
  • the channels 10 of the first series are angularly distributed regularly so that each outlet orifice 11 is separated from the two orifices 11 which are adjacent to it by an angular gap whose value is between two (or even three ) and ten times the angular extent of the orifice 11.
  • This separation makes it possible to have axial unit flows sufficiently spaced from each other to allow good suction of the secondary air present in the hearth around the tube 8, while having enough axial unit air flow.
  • the outlet orifices 11 are shaped so that the speed of the outgoing air is between 150 and 350 m / s, and preferably between 180 and 250 m / s (or even between 200 and 250 m / s). , in operating mode.
  • each channel 10 of the first series has a convergent conical shape from upstream to downstream and has an outlet port 11 having a circular cross-section.
  • Each channel 10 of the first series comprises a progressive reduction portion 12 (here of conical shape) which makes it possible to pass from the continuous annular space situated between the two tubes 8, 9 delimiting the first external conduit 6, upstream of the channels 10 of the first series, to the outlet port 11 of these channels.
  • the value of the average half-angle at the apex of the conical reduction portion 12 is about 30 °.
  • each channel 10 of the first series comprises, between its outlet orifice 11 and the reduction portion 12, a conical portion of acceleration 13 which makes it possible to have axial unit air flows resulting in less return of air near the front of the burner 1 and to avoid any air separation from the circular perimeter of the orifice output 11, which would cause a micro-wave ring. This therefore reduces the risk of deposition of dust around the outlet ports 11 which could cause their obstruction more or less important.
  • the value of the half-angle at the apex of the conical acceleration portion 13 is between 3 ° and 12 ° (preferably close to 7 °).
  • the second outer pipe 7 is delimited by two tubes 9, 14 which are axially movable relative to each other (an outer tube 9 and an inner tube 14).
  • the two external ducts 6, 7 are separated from each other only by a common tube 9 which is the tube internally delimiting the first external duct 6 and externally the second external duct 7.
  • the tube 14 internally defining the second external pipe 7 carries, at its downstream end, immovably, a second series of channels 15 open towards the tube 9 externally defining the second outer pipe 7, each channel 15 having an outlet 16 coming into the home.
  • each channel 15 of the second series has, relative to the axis of the burner 1, a tangential deflection which decreases from its upstream end to its downstream end.
  • the tube 9 externally defining the second external pipe 7 (here, the middle tube 9) is shaped so that it comprises a cylindrical covering portion 17 which covers the open channels of the second series on a plus or minus long, according to the relative axial position of the two tubes 9, 14 delimiting the second outer pipe 7.
  • the covering portion 17 is in the immediate vicinity of the channels 15 of the second series so that the almost all the air leaving the second external pipe 7 passes through these channels 15, a very small proportion coming out of the gap between the two tubes 9, 14 (gap allowing a necessary clearance between the two tubes 9, 14 allowing them relative axial displacement without friction).
  • almost all of the air circulating in the external ducts 6, 7 comes out of the two series of channels 10, 15.
  • a sealing device 30 (in this case, a metal O-ring 30) is located between the two tubes 9, 14 delimiting the second outer pipe 7 so that the entire air flowing in this pipe 7 comes out only through the channels 15 of the second series.
  • the sealing device 30 is disposed in an annular groove formed in the covering portion 17.
  • the tube 9 externally defining the second external pipe 7 also comprises, in the downstream extension of the cylindrical covering portion 17, a driving portion 18 which is radially divergent from its upstream end (which is the downstream end of the lap portion 17) at its downstream end.
  • the angle of tangential deflection of the air at the downstream end of the second external pipe 7 depends on the relative axial position of the driving portion 18 with respect to the channels 15 of the second series of which the Tangential deflection angle varies from their upstream end to their downstream end.
  • the axial position of the downstream end of the cover portion 17 (and the upstream end of the drive portion 18) defines the output cross section 16a of the channels 15 of the second series.
  • the driving portion 18 is tapered fixed angle and its average half-angle at the vertex is at most equal to 30 °, and preferably at most equal to 20 °.
  • the distance separating, edge to edge, two channels 15 of the second series is at most equal to 6 mm.
  • the overall flow of air leaving the second external pipe 7 remains essentially continuous, which avoids having suction of the dusty ambient air at the outlet of these channels 15 which would create surrounding counter-currents causing abrasions. burner metal 1.
  • the output cross sections 16a of the channels 15 of the second series are upstream of the outlets 11 of the channels of the first series 10.
  • the two external pipes 7, 8 are supplied with air in common.
  • the upstream end of the adjacent tube 9 is located downstream of the upstream end of each of the other two tubes 8, 14 delimiting the two external ducts 6, 7 so that they delimit a single upstream pipe 20 power.
  • the intermediate tube 9 extends upstream like the other two tubes 8, 14 delimiting the two outer conduits 6, 7.
  • each external pipe 6, 7 is fed in air independently of one another, which allows for separate pressures for these two lines 6, 7.
  • the adjoining tube 9 is formed by a downstream structure 31 (a tube) which carries the channels 10 of the first series, and by an upstream structure 32 (a tube) extending and covering the downstream structure 31.
  • the upstream structure 32 extends upstream substantially to the upstream end of the other two tubes 8, 14 which delimit the two outer conduits 6, 7.
  • the overlap of the two structure 31, 32 allows to compensate for expansion by their relative axial displacement.
  • the adjacent tube 9 also comprises a sealing device 33 (here, a metal O-ring 33) located between the two structures 31, 32.
  • the sealing device 33 is disposed in an annular groove formed in the upstream structure 32.
  • the burner 1 in order to have a cooling of the downstream end of the first external pipe 6 at the interstices between channels 10 of the first series, the burner 1 comprises a deflector 21 which forms a baffle.
  • This baffle makes it possible, by partly masking the direct entry of air into the portion 12 of the channels 10, to circulate a portion of the air flowing in the first external duct 6 along the annular wall 23 in which are made the inlet ports of the channels 10 of the first series.
  • the deflector 21 is stationary relative to the annular wall 23.
  • the deflector 21 is formed by a series of obstruction walls 21 which are arranged upstream, at a distance and in front of each other. channels 10 of the first series.
  • the flame stabilizer 3 is slidably mounted axially relative to a peripheral tube 50 which delimit externally the central air supply pipe 2.
  • the inner downstream end 51 of this peripheral tube 50 and the peripheral rim 52 of the flame stabilizer 3 delimit an annular passage 60.
  • at least one of these two surfaces 51, 52 defining it is tapered (here, it is the inner downstream end 51 of the peripheral tube 50).
  • At least one of the two surfaces 51, 52 delimiting the annular passage 60 has deflection members (in this case, inclined grooves) conferring a tangential component to the fluid passing through the annular passage 60 (here, it is the peripheral rim 52 of the flame stabilizer 3).
  • the angle of inclination of the grooves is between 5 and 60 ° with respect to the axis of the burner 1.
  • the central tube 55 defining the pipe fuel supply station 4 is axially integral with the flame stabilizer 3.
  • the outlet orifices 16 of the channels of the second series are upstream of the outlet orifices of the channels of the first series.
  • the distribution of the outlet orifices 11 of the channels of the first series to have a somewhat modified regularity, these orifices thus being able to be grouped by two or three.
  • This particular arrangement is of aerodynamic interest to further favor the good aspiration of the secondary air present in the hearth around the tube 8, while reducing the maximum distance between the two orifices furthest away, and, therefore, by reducing the risk of dust deposits on the downstream wall burner.
  • the angular gap separating two adjacent outlet orifices belonging to two different groups is between two (or even one and a half times in the case of a group of three orifices) and ten times the angular extent of the orifice.
  • the gap separating two adjacent outlets belonging to the same group is at most equal to the angular extent of the orifice.
  • a central pipe receiving an ignition burner is disposed in the central air supply pipe 2.
  • the tube externally delimiting the second external duct to comprise, in the downstream extension of the driving portion 18, a cylindrical rectifying portion whose upstream end would form the downstream end of the driving portion 18. and whose downstream end would form the downstream end of the tube.
  • This cylindrical portion makes it possible to attenuate the diverging radial component of the air flow at the outlet of the second external duct and thus to limit the premature mixtures between the two air flows coming from the two external ducts.
  • the driving portion 18 could have a progressive divergence, the half-angle at the summit increasing from upstream to downstream.
  • this half-angle could be less than 12 ° at its upstream end and increase gradually without exceeding, at its downstream end, 25 °.

Description

  • La présente invention concerne un brûleur utilisé notamment dans les fours industriels, tels que les fours rotatifs de cimenterie, chaux, alumine, oxydes, minéraux, etc.
  • Il existe de nombreux types de brûleur utilisés dans les fours, comportant plusieurs conduites d'axes parallèles (voire coaxiales) dont une première conduite externe d'alimentation en air située à l'extérieur de toutes les autres conduites du brûleur, une conduite centrale d'alimentation en air à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une conduite centrale d'alimentation en combustible, au moins une conduite d'alimentation périphérique en combustible disposée autour de la conduite centrale d'alimentation en air, et une seconde conduite externe d'alimentation en air disposé autour de la conduite d'alimentation périphérique en combustible. Le document EP1862735 A1 divulgue toutes les caractéristiques du préambule de la revendication 1.
  • La présente invention vise à réaliser un nouveau type de brûleur performant et particulièrement facile à régler. L'objet de la présente invention est résoudre par les caractéristiques de la revendication 1.
  • La présente configuration permet d'avoir un brûleur ayant une configuration simple, facilement réglable (le flux d'air global résultant de l'air en sortie des deux conduites externes pouvant être modifié par le simple déplacement axial relatif des deux tubes délimitant la seconde conduite externe) et pouvant fonctionner avec une forte proportion de combustibles pauvres (le flux d'air axial étant formé par une série de flux unitaires ponctuels permettant d'aspirer une plus grande proportion de l'air secondaire venant de le foyer du four).
  • D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans les trois modes de réalisation donnés à titre d'exemple non limitatif et illustrés par les dessins mis en annexe dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue en coupe partielle longitudinale d'un bruleur conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention ;
    • La figure 2 est une vue similaire à la figure 1 d'un brûleur conforme à un second mode de réalisation de la présente invention ;
    • La figure 3 est une vue similaire aux figures 1 et 2 d'un brûleur conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention ; et
    • La figure 4 est une vue en coupe partielle longitudinale d'un stabilisateur de flamme du brûleur selon le second mode de réalisation.
  • Un brûleur 1 de fours rotatifs tel qu'illustré aux figures 1 à 4 comprend plusieurs conduites 2, 4, 5, 6, 7 coaxiales. Ces conduites comprennent une conduite centrale d'alimentation en air 2 à laquelle est associé un stabilisateur de flamme 3 qui est disposé en sortie de cette conduite 2. Le stabilisateur 3 a la forme d'un disque pouvant comporter, pour assurer son refroidissement et son balayage, plusieurs orifices cylindriques axiaux ou plusieurs fentes radiales tangentielles au disque.
  • Ces conduites comprennent également au moins une (une 4 dans les figures 1 et 2 ; deux coaxiales 4a, 4b dans la figure 3) conduite centrale d'alimentation en combustible 4 qui est disposée à l'intérieur de la conduite centrale d'alimentation en air 2 (ici, dans l'axe du brûleur 1, mais qui pourrait être désaxée) et qui débouche au travers le stabilisateur de flamme 3 via une ouverture 65.
  • Dans les deux premiers modes de réalisation, ces conduites comprennent au moins une (ici, une) conduite d'alimentation périphérique en combustible 5 qui est disposée autour de la conduite centrale d'alimentation en air 2 (autour du stabilisateur de flamme 3).
  • Enfin, les conduites comprennent une première conduite externe d'alimentation en air 6 qui est située à l'extérieur (autour) de toutes les autres conduites 2, 4, 5, 7 du brûleur 1, et une seconde conduite externe d'alimentation en air 7 qui est disposée à l'extérieur
  • (autour) du stabilisateur de flamme 3. Dans les deux premiers modes de réalisation, la seconde conduite externe d'alimentation en air 7 qui est disposée autour de la conduite d'alimentation périphérique en combustible 5.
  • Ces deux conduites externes 6, 7 permettent d'introduire dans le foyer entre 3 et 20% de l'air de combustion stoechiométrique (de préférence, entre 5 et 15%, ou mieux, entre 7 et 12%).
  • La première conduite externe 6 est délimitée par deux tubes 8, 9 qui sont immobiles l'un par rapport à l'autre (un tube extérieur 8 et un tube intérieur 9). Ces deux tubes 8, 9 portent à leur extrémité aval, de façon immobile, une première série de canaux axiaux 10 (ici, périphériquement fermés) ayant chacun un orifice de sortie 11 débouchant dans le foyer. Les orifices de sortie 11 des canaux 10 de la première série sont les seules ouvertures débouchant dans le foyer, situées entre les deux tubes 8, 9 délimitant la première conduite externe 6.
  • Ces canaux 10 sont adaptés à conférer une composante tangentielle nulle à l'air s'y déplaçant. De ce fait, l'air provenant de cette première conduite 6 a un flux axial qui est formé par la série de flux unitaires ponctuels axiaux.
  • Dans les présents modes de réalisation, les canaux 10 de la première série sont angulairement régulièrement répartis de sorte que chaque orifice de sortie 11 est séparé des deux orifices 11 qui lui sont adjacents par un interstice angulaire dont la valeur est comprise entre deux (voire trois) et dix fois l'étendue angulaire de l'orifice 11. Cette séparation permet d'avoir des flux unitaires axiaux suffisamment espacés les uns des autres pour permettre une bonne aspiration de l'air secondaire présent dans le foyer autour du tube 8, tout en ayant suffisamment de flux d'air unitaires axiaux. Les orifices de sortie 11 sont conformés de sorte que, la vitesse de l'air en sortant soit comprise entre 150 et 350 m/s, et de préférence, entre 180 et 250 m/s (voire entre 200 et 250 m/s), en régime de fonctionnement.
  • Dans les présents modes de réalisation les canaux 10 de la première série sont tous identiques. Ici, chaque canal 10 de la première série a une forme conique convergente de l'amont vers l'aval et possède un orifice de sortie 11 ayant une section droite circulaire. Chaque canal 10 de la première série comprend une portion de réduction progressive 12 (ici, de forme conique) qui permet de passer de l'espace annulaire continu situé entre les deux tubes 8, 9 délimitant la première conduite externe 6, en amont des canaux 10 de la première série, à l'orifice de sortie 11 de ces canaux. De préférence, la valeur du demi-angle moyen au sommet de la portion de réduction conique 12 est d'environ 30° De plus, chaque canal 10 de la première série comprend, entre son orifice de sortie 11 et la portion de réduction 12, une portion conique d'accélération 13 qui permet d'avoir des flux d'air unitaires axiaux entraînant moins de retour d'air à proximité de la façade du brûleur 1 et d'éviter tout décollement d'air du périmètre circulaire de l'orifice de sortie 11, qui provoquerait un micro-remous torique. Ceci permet donc de réduire les risques de dépôt de poussières autour des orifices de sortie 11 qui pourrait entraîner leur obstruction plus ou moins importante. De préférence, la valeur du demi-angle au sommet de la portion conique d'accélération 13 est comprise entre 3° et 12° (de préférence, proche de 7°).
  • La seconde conduite externe 7 est délimitée par deux tubes 9, 14 qui sont mobiles axialement l'un par rapport à l'autre (un tube extérieur 9 et un tube intérieur 14). En l'occurrence, les deux conduites externes 6, 7 ne sont séparées l'une de l'autre que par un tube mitoyen 9 qui est le tube délimitant intérieurement la première conduite externe 6 et extérieurement le seconde conduite externe 7.
  • Le tube 14 délimitant intérieurement la seconde conduite externe 7 porte, à son extrémité aval, de façon immobile, une seconde série de canaux 15 ouverts en direction du tube 9 délimitant extérieurement la seconde conduite externe 7, chaque canal 15 ayant un orifice de sortie 16 débouchant dans le foyer.
  • Ces canaux 15 sont adaptés à conférer une composante tangentielle variable à l'air s'y déplaçant. A cette fin, chaque canal 15 de la seconde série présente, par rapport à l'axe du brûleur 1, une déviation tangentielle qui décroit de son extrémité amont à son extrémité aval.
  • Par ailleurs, le tube 9 délimitant extérieurement la seconde conduite externe 7 (ici, le tube mitoyen 9) est conformé de sorte qu'il comprend une portion cylindrique de recouvrement 17 qui recouvre les canaux 15 ouverts de la seconde série sur une plus ou moins grande longueur, selon la position axiale relative des deux tubes 9, 14 délimitant la seconde conduite externe 7. Dans les présents modes de réalisation, la portion de recouvrement 17 est à proximité immédiate des canaux 15 de la seconde série de sorte que la quasi-totalité de l'air sortant de la seconde conduite externe 7 passe par ces canaux 15, une très faible proportion sortant par l'interstice existante entre les deux tubes 9, 14 (interstice permettant d'avoir un jeu nécessaire entre les deux tubes 9, 14 permettant leur déplacement axial relatif sans frottement). De ce fait, la quasi totalité de l'air circulant dans les conduites externes 6, 7 en sort par les deux séries de canaux 10, 15.
  • De façon plus précise, dans les deux modes de réalisation, un dispositif d'étanchéité 30 (en l'occurrence, un joint torique métallique 30) est situé entre les deux tubes 9, 14 délimitant la seconde conduite externe 7 de sorte que la totalité de l'air circulant dans cette conduite 7 en sort uniquement par les canaux 15 de la seconde série. Ici, le dispositif d'étanchéité 30 est disposé dans une rainure annulaire réalisée dans la portion de recouvrement 17.
  • Le tube 9 délimitant extérieurement la seconde conduite externe 7 comprend également dans le prolongement aval de la portion cylindrique de recouvrement 17, une portion d'entraînement 18 qui est radialement divergente de son extrémité amont (qui est l'extrémité aval de la portion de recouvrement 17) à son extrémité aval. De ce fait, l'angle de déviation tangentielle de l'air à l'extrémité aval de la seconde conduite externe 7 dépend de la position axiale relative de la portion d'entraînement 18 par rapport aux canaux 15 de la seconde série dont l'angle de déviation tangentielle varie de leur extrémité amont à leur extrémité aval. La position axiale de l'extrémité aval de la portion de recouvrement 17 (et de l'extrémité amont de la portion d'entraînement 18) définit la section efficace de sortie 16a des canaux 15 de la seconde série.
  • Dans les deux premiers modes de réalisation et dans le dernier, la portion d'entraînement 18 est conique d'angle fixe et son demi-angle au sommet moyen est au plus égal à 30°, et de préférence au plus égal à 20°.
  • Par ailleurs, afin de limiter la présence de remous pouvant entraîner une abrasion du brûleur 1, la distance séparant, bord à bord, deux canaux 15 de la seconde série, mesurée sur la circonférence de leur périphérie, est au plus égale à 6 mm. De ce fait, le flux global d'air en sortie de la seconde conduite externe 7 reste essentiellement continu, ce qui évite d'avoir une aspiration de l'air ambiant poussiéreux en sortie de ces canaux 15 qui créerait des contrecourants environnants provoquant des abrasions du métal du brûleur 1.
  • Dans les présents modes de réalisation, dans le même but de limiter l'abrasion du brûleur 1, quelle que soit la position relative des deux tubes 9, 14 délimitant la seconde conduite externe 7, les sections efficaces de sortie 16a des canaux 15 de la seconde série sont en amont des orifices de sortie 11 des canaux de la première série 10.
  • En outre, dans le premier exemple, les deux conduites externes 7, 8 sont alimentées en air en commun. A cet effet, l'extrémité amont du tube mitoyen 9 est située en aval de l'extrémité amont de chacun des deux autres tubes 8, 14 délimitant les deux conduites externes 6, 7 de sorte que ceux-ci délimitent une conduite amont 20 unique d'alimentation.
  • Au contraire, dans le second mode de réalisation, le tube mitoyen 9 s'étend vers l'amont comme les deux autres tubes 8, 14 délimitant les deux conduites externes 6, 7. De ce fait, chaque conduite externe 6, 7 est alimentée en air indépendamment l'une de l'autre, ce qui permet d'avoir des pressions distinctes pour ces deux conduites 6, 7.
  • Dans ce mode de réalisation, le tube mitoyen 9 est formé par une structure aval 31 (un tube) qui porte les canaux 10 de la première série, et par une structure amont 32 (un tube) prolongeant et recouvrant la structure aval 31. La structure amont 32 s'étend vers l'amont sensiblement jusqu'à l'extrémité amont des deux autres tubes 8, 14 qui délimitent les deux conduites externes 6, 7. Le recouvrement des deux structure 31, 32 permet de façon à compenser les dilatations par leur déplacement axial relatif. Par ailleurs, afin d'assurer l'étanchéité entre les deux conduites externes 6, 7, le tube mitoyen 9 comprend également un dispositif d'étanchéité 33 (ici, un joint torique métallique 33) qui situé entre les deux structures 31, 32. Ici, le dispositif d'étanchéité 33 est disposé dans une rainure annulaire réalisée dans la structure amont 32.
  • Selon l'invention, afin d'avoir un refroidissement de l'extrémité aval de la première conduite externe 6 au niveau des interstices entre canaux 10 de la première série, le brûleur 1 comprend un déflecteur 21 qui forme une chicane. Cette chicane permet, en masquant en partie l'entrée directe de l'air dans la portion 12 des canaux 10, de faire circuler une partie de l'air circulant dans la première conduite externe 6 le long de la paroi annulaire 23 dans laquelle sont réalisés les orifices d'entrée des canaux 10 de la première série. Dans ces modes de réalisation, le déflecteur 21 est immobile par rapport à la paroi annulaire 23. Dans ces modes de réalisation, le déflecteur 21 est formé par une série de parois d'obstruction 21 qui sont disposées en amont, à distance et en face des canaux 10 de la première série.
  • Par ailleurs, comme illustré à la figure 3, le stabilisateur de flamme 3 est monté coulissant axialement par rapport à un tube périphérique 50 qui délimitent extérieurement la conduite centrale d'alimentation en air 2. L'extrémité aval interne 51 de ce tube périphérique 50 et le rebord périphérique 52 du stabilisateur de flamme 3 délimitent un passage annulaire 60. Dans le présent mode de réalisation, afin de permettre une modification du flux d'air passant au travers du passage annulaire 60, au moins l'une de ces deux surfaces 51, 52 le délimitant est biseautée (ici, il s'agit de l'extrémité aval interne 51 de du tube périphérique 50). De plus, dans cet exemple, au moins l'une des deux surfaces 51, 52 délimitant le passage annulaire 60 présente des organes de déviation (en l'occurrence, des rainures inclinées) conférant une composante tangentielle au fluide passant par ce passage annulaire 60 (ici, il s'agit du rebord périphérique 52 du stabilisateur de flamme 3). De préférence, l'angle d'inclinaison des rainures est compris entre 5 et 60° par rapport à l'axe du brûleur 1. Enfin, afin de permettre le déplacement axial aisé du stabilisateur de flamme 3, le tube central 55 délimitant la conduite centrale d'alimentation en combustible 4 est axialement solidaire du stabilisateur de flamme 3.
  • D'autres modes de réalisation sont possibles.
  • Dans le but de limiter l'abrasion du brûleur, il serait possible que, quelle que soit la position relative des deux tubes délimitant la seconde conduite externe, les orifices de sortie 16 des canaux de la seconde série soient en amont des orifices de sortie des canaux de la première série.
  • Il serait ainsi possible que la distribution des orifices de sortie 11 des canaux de la première série présente une régularité quelque peu modifiée, ces orifices pouvant ainsi être groupés par deux ou trois. Cette disposition particulière présente l'intérêt aérodynamique de favoriser davantage la bonne aspiration de l'air secondaire présent dans le foyer autour du tube 8, tout en réduisant la distance maximale entre les deux orifices les plus éloignés, et, donc, en réduisant les risques de dépôts de poussières sur la paroi aval du brûleur. Dans ces cas l'interstice angulaire séparant deux orifices de sortie adjacents appartenant à deux groupes différents est comprise entre deux (voire une fois et demi dans le cas de groupe de trois orifices) et dix fois l'étendue angulaire de l'orifice. L'interstice séparant deux orifices de sortie adjacents appartenant à un même groupe est au plus égale à l'étendue angulaire de l'orifice.
  • Il serait également possible que les deux conduites externes soient séparées l'une de l'autre par une conduite externe d'alimentation en combustible (en général, gazeux).
  • Il serait également possible qu'alternativement ou cumulativement avec la conduite centrale d'alimentation en combustible 4, une conduite centrale recevant un brûleur d'allumage soit disposée dans la conduite centrale d'alimentation en air 2.
  • Il serait également possible que le tube délimitant extérieurement la seconde conduite externe comprenne, dans le prolongement aval de la portion d'entraînement 18, une portion cylindrique de redressement dont l'extrémité amont formerait l'extrémité aval de la portion d'entraînement 18, et dont l'extrémité aval formerait l'extrémité aval du tube. Cette portion cylindrique permet d'atténuer la composante radiale divergente du flux d'air en sortie de la seconde conduite externe et donc de limiter les mélanges trop précoces entre les deux flux d'air provenant des deux conduites externes.
  • Il serait également possible que la portion d'entraînement 18 présente une divergence progressive, le demi-angle au sommet augmentant de l'amont vers l'aval. Ainsi ce demi-angle pourrait être inférieur à 12° à son extrémité amont et augmenter progressivement sans toutefois excéder, à son extrémité aval, 25°.

Claims (14)

  1. Brûleur (1) comportant plusieurs conduites d'axes parallèles (2, 4, 5, 6, 7) dont :
    une conduite centrale d'alimentation en air (2) en sortie de laquelle est disposé un stabilisateur de flamme (3) et à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une conduite centrale d'alimentation en combustible (4) et/ou une conduite centrale recevant un brûleur d'allumage débouchant au travers du stabilisateur (3) par une ouverture (65),
    une première conduite externe d'alimentation en air (6) située à l'extérieur de toutes les autres conduites (2, 4, 5, 7) du brûleur (1), délimitée par deux tubes (8, 9) immobiles l'un par rapport à l'autre et portant à leur extrémité aval, de façon immobile, une première série de canaux (10) axiaux qui sont adaptés à conférer une composante tangentielle nulle à l'air s'y déplaçant, et
    une seconde conduite externe d'alimentation en air (7) disposée à l'extérieur du stabilisateur de flamme (3), délimitée par deux tubes (9, 14) mobiles axialement l'un par rapport à l'autre, le tube (14) délimitant intérieurement la seconde conduite externe (7) portant à son extrémité aval, de façon immobile, une seconde série de canaux (15) ouverts qui sont adaptés à conférer une composante tangentielle variable à l'air s'y déplaçant, chaque canal (15) de la seconde série présentant, par rapport à l'axe du brûleur (1), une déviation tangentielle décroissant de son extrémité amont à son extrémité aval, le tube (9) délimitant extérieurement la seconde conduite externe (7) comprenant une portion d'entraînement (18) radialement divergente de l'amont vers l'aval de sorte que l'angle de déviation tangentielle de l'air à l'extrémité aval de la seconde conduite externe (7) dépend de la position axiale relative de la portion d'entraînement (18) par rapport aux canaux (15) de la seconde série, la totalité de l'air circulant dans lesdites conduites externes (6, 7) en sortant par les deux séries de canaux (10, 15), caractérisé en ce qu'il comprend une série de parois d'obstruction (21) disposées en amont, à distance et en face des canaux (10) de la première série, formant des chicanes adaptées à faire circuler une partie de l'air circulant dans la première conduite externe (6) le long de la paroi annulaire (23) dans laquelle sont réalisés les orifices d'entrée des canaux (10) de la première série.
  2. Brûleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance séparant bord à bord deux canaux (15) de la seconde série mesurée sur la circonférence de leur périphérie est au plus égale à 6 mm.
  3. Brûleur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le demi-angle moyen au sommet de la portion d'entraînement (18) est au plus de 30°, et de préférence au plus de 20°.
  4. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le demi-angle au sommet de la portion d'entraînement (18) augmente de l'amont vers l'aval, et de préférence, présente à son extrémité amont un demi-angle inférieur à 12° et à son extrémité aval un demi-angle inférieur à 25°.
  5. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux conduites externes (6, 7) ne sont séparées l'une de l'autre que par un tube mitoyen (9) formé par le tube (9) portant la portion d'entraînement (18).
  6. Brûleur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité amont du tube mitoyen (9) est situé en aval de l'extrémité amont de chacun des deux autres tubes (8, 14) délimitant les deux conduites externes (6, 7) de sorte que ceux-ci délimitent une conduite amont (20) unique d'alimentation des deux conduites externes (6, 7).
  7. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un dispositif d'étanchéité (30) est situé entre les deux tubes (9, 14) délimitant la seconde conduite externe (7) de sorte que la totalité de l'air circulant dans cette conduite (7) en sort par les canaux (15) de la seconde série.
  8. Brûleur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (30) est formé par un joint torique métallique (30).
  9. Brûleur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube mitoyen (9) se prolonge de sorte que chaque conduite externe (6, 7) puisse être alimentée en air indépendamment l'une de l'autre.
  10. Brûleur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube mitoyen (9) comprend un dispositif de compensation permettant de compenser les dilatations.
  11. Brûleur (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tube mitoyen (9) comprend une structure aval portant les canaux (10) de la première série, et une structure amont prolongeant et recouvrant la structure aval et s'étendant vers l'amont sensiblement jusqu'à l'extrémité amont des deux autres tubes (8, 14) délimitant les deux conduites externes (6, 7), de façon à compenser les dilatations par le déplacement axial relatif des deux structures du tube mitoyen (9).
  12. Brûleur (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube mitoyen (9) comprend un dispositif d'étanchéité situé entre les deux structures formant le tube mitoyen (9) assurant l'étanchéité entre les deux conduites externes (6, 7).
  13. Brûleur (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité est formé par un joint torique métallique.
  14. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la section des canaux (15) de la première série est constante dans le plan perpendiculaire à l'écoulement du fluide dans chacun de ces canaux (15).
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