FR2481781A1 - Equipement du type boite de foyer pour fours ou chaudieres et dispositif pour son maintien - Google Patents

Abstract

L'EQUIPEMENT CONSISTE EN CE QUE LA BOITE DE FOYER 6 SE COMPOSE D'UN TUBE 7 AYANT UN DIAMETRE INTERIEUR D SUPERIEUR AU DIAMETRE EXTERIEUR D DU TUBE MELANGEUR 14 DU BRULEUR, EN CE QU'UN DISQUE DE RENVOI 10, 11 DE FORME ANNULAIRE EST FIXE A CHAQUE EXTREMITE DU TUBE 8, 9, LESDITS DISQUES 10, 11 COMPORTANT UNE OUVERTURE CENTRALE 12 DONT LE DIAMETRE D EST INFERIEUR AU DIAMETRE INTERIEUR D DU TUBE 7 ET DONT LE DIAMETRE EXTERIEUR D EST SUPERIEUR A CELUI D DU TUBE 7, EN CE QU'IL EST PREVU DES ORIFICES DE PASSAGE 20 ENTRE LA SURFACE INTERIEURE 18 TOURNEE VERS LE TUBE 7, DES DISQUES DE RENVOI 10, 11 ET LA SURFACE FRONTALE 19 DES EXTREMITES DU TUBE 8, 9, ET EN CE QUE LES TUBES 7 ET LES DISQUES DE RENVOI 10, 11 SONT FORMES D'UN MATERIAU CERAMIQUE AYANT UNE GRANDE RESISTANCE AUX FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE. APPLICATION AUX CHAUDIERES A MAZOUT.

Description

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La présente invention concerne un équipement du type boite de foyer pour fours ou chaudières, qui sont équipés d'un brûleur à atomisation de combustible liquide, notamment

de mazout. Dans la description qui suit, l'équipement

selon l'invention sera désigné par l'expression "boite de foyer". Des boites de foyer du type précité servent à améliorer la combustion, et par conséquent à augmenter le rendement d'installations de chauffage. Une boite de foyer de type connu se compose d'une spirale ou d'un panier en fil d'acier, qui est placé dans le volume du foyer de la chaudière dans le jet de flammes d'un brûleur à huile. Une telle boite rapportée peut, suivant les circonstances,augmenter légèrement la

teneur en CO2, et par conséquent améliorer la combustion.

Cependant, du fait que cette boite rapportée entre en incandes-

cence et doit opérer, en vue d'améliorer la combustion assurée par le brûleur, avec un excès d'oxygène, une telle boite de foyer est détruite par la corrosion au bout d'un court temps

de service et devient par conséquent inefficace.

D'après le modèle d'utilité allemand no 74.28.571 ou la demande de brevet allemand publiée sous le no 24.40.451, on connait également des boites de foyer se présentant sous

la forme de blocs d'accumulation de chaleur qui sont consti-

tués de fonte et qui sont logés dans le volume de foyer en

vue de prolonger les phases de coupure du brûleur et d'amélio-

rer ainsi le bilan thermique, La présente invention a pour objet d'obtenir une nette amélioration de-la combustion avec une forte réduction de la production de suie allant jusqu'à zéro ou, dans le cas d'installations de chauffe se trouvant dans des conditions très mauvaises, au moins jusqu'à des valeurs admissibles, une augmentation du pourcentage de CO2 au moins jusqu'à 14 à

% et l'élimination d'hydrocarbures dans les fumées.

Lrinvention consiste fondamentalement en ce que la

boite de foyer se compose d'un tube ayant un diamètre inté-

rieur plus grand que le diamètre extérieur du tube mélangeur du brûleur, en ce qu'un disque de renvoi de forme annulaire

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est fixé à chaque extrémité du tube, lesdits disques compor-

tant une ouverture centrale dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du tube et dont le diamètre extérieur est supérieur à celui du tube, en ce qu'il est prévu des orifices de passage, entre la surface intérieure, tournée vers le tube, des disques de renvoi et la surface frontale des extrémités du tube, et en ce que le tube et les disques de renvoi sont formés d'un matériau céramique ayant une grande résistance aux fluctuations de la température. Par ces moyens, et sans mesures additionnelles, on obtient lors de l'installation de la boite rapportée dans le volume du foyer, que la flamme pénètre dans le tube peu après sa sortie du brûleur en vue d'améliorer immédiatement les paramètres des fumées jusqu'à des valeurs comprises entre ce qui est admissible et le maximum. Il est ainsi possible d'améliorer de 10 à 20 % le rendement énergétique, de sorte qu'on produit une plus grande quantité de chaleur, ou bien qu'on peut utiliser,pour maintenir la même quantité de chaleur nécessaire, par exemple une buse plus petite dans le

brûleur.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'in-

vention, les disques de renvoi et les tirants d'ancrage sont agencés en vue d'une fabrication rationnelle et d'un montage simple et, en outre, le tube est avantageusement agencé sous

la forme de deux tuyaux identiques.

Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la boite de foyer est agencée de manière à éviter une destruction des différentes pièces par les nombreuses et fortes sollicitations exercées par la température et ses fluctuations, et par conséquent une destruction de l'ensemble de la boite de foyer. Ce problème est résolu en ce que le tube présente, depuis son extrémité jusqu'au centre, un élargissement vers l'extérieur en forme de tonneau. D'une manière surprenante, on obtient grâce à cet agencement du tube, une température d'incandescence qui est à peu près identique sur toute la longueur du tube, de sorte qu'on élimine en majeure partie les contraintes thermiques. En outre, on améliore encore la combustion par une augmentation

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de production de O 2.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention

seront mis en évidence, dans la suite de la description,

donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue latérale partielle et en coupe d'une chaudière qui est équipée d'une boite de foyer conforme à la présente invention, - la figure 2 est une vue latérale d'une boite de foyer comportant un tube d'admission de profil conique, - la figure 3 est une'vue de la boite de foyer de la figure 2, faite à partir du côté d'admission des flammes et avec un disque de renvoi représenté à moitié, la figure 4 représente une boite de foyer qui est coupée suivant la ligne A-B de la figure 5, - la figure 5 représente la boite de-foyer de la figure 4, en coupe faite sur la ligne D-E; - la figure 5a est une vue- de détail correspondant à

la partie désignée par X sur la figurez5, et -

- la figure 5b est une-coupe faite sur la ligne C-C de la figure 5, - la figure 6 représente un autre mode de réalisation de la boite de foyer, la coupe-étant faite sur la ligne F-G

de la figure 7; -

- la figure 6a est une coupe faite sur la ligne K-K

de la figure 6.

- la figure 7 est une vue en coupe faite sur la ligne H-J de la figure 6, - la figure 7a est une coupe faite sur la ligne L-L de la figure 7, - la figure 8 est une vue en coupe latérale-d'un autre mode de réalisation d'une boite de foyer selon l'invention, - la figure 9 est une vue en coupe latérale d'une botte de foyer se composant de deux parties tubulaires, la figure 10 est une vue du côté frontal de la boite de foyer faite suivant la direction Y de la figure 9, - la figure 11 est une vue en coupe latérale de la

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boite de foyer de la figure 12 faite sur la ligne M-N, - la figure 12 est une vue en coupe faite sur la ligne O-P de la figure 13, - la figure 13 est une vue en coupe latérale d'un autre mode de réalisation d'une boite de foyer selon l'inven- tion, - la figure 14 représente une vue en coupe latérale d'une boite de foyer selon l'invention, la coupe étant faite sur la ligne R à S de la figure 15, - la figure 14a est une vue en coupe partielle de la

partie tubulaire supérieure, comportant une saignée longitu-

dinale, - la figure 14b est une vue en coupe partielle de la partie tubulaire supérieure, avec une fente longitudinale continue, - la figure 15 est une vue intérieure d'un disque de renvoi, - la figure 16 est une vue en plan d'un disque de renvoi comportant une saignée, - la figure 16a est une vue de détail entourée par un cercle sur la figure 16, et - la figure 16b est une vue en plan partielle d'un

- disque de renvoi comportant une fente continue.

Sur la figure 1, on a désigné par 1 une partie d'une chaudière représentée en vue en coupe latérale. Le volume de foyer 2 est placé en bas et il est pourvu, sur sa paroi arrière, d'un revêtement céramique réfractaire 3. A la partie supérieure, il est prévu un canal d'eau chaude 4 dans lequel

passent des conduits de fumée 5.

Dans le volume de foyer 2, il est prévu une boite rapportée 6 conforme à la présente invention et qui se compose d'un tube 7 en matériau céramique de grande résistance à des variations de la température, ce tube 7 étant respectivement fermé à ses extrémités 8 et 9 par des disques de renvoi de forme annulaire 10, 11. Les disques de renvoi 10, 11 sont également constitués d'un matériau céramique ayant une

grande résistance aux variations de la température.

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Ils comportent une ouverture centrale 12 dont le diamètre dU est inférieur au diamètre intérieur dR du tube 7. Le diamètre extérieur DU des disques de renvoi 10, il est supérieur au diamètre extérieur DR des extrémités de délimitation 8,9 du tube 7. La boite de foyer 6 est disposée dans le foyer 9 à une faible distance d'un brûleur d'atomisation 13 ou de son tube mélangeur 14 et elle est maintenue,par exemple à l'aide de blocs d'appui 15, - une hauteur telle que l'axe

médian 16 de la boîte de foyer 6 coïncide au moins approxima-

tivement avec l'axe 16' de la buse de brûleur 17 et du tube

mélangeur 14.

Le diamètre intérieur dU de l'ouverture 12 des disques de renvoi 10, 11 est au moins aussi grand que le diamètre intérieur dM du tube mélangeur 14. Avantageusement, il est cependant supérieur d'au moins 10 à 100 %, notamment d'environ

à 80%, à celui du tube mélangeur 14.

Entre lessurfaces intérieures des disques de renvoi 10, 11 et les surfaces frontales 19 des extrémités 8, 9 du tube 7, il est prévu des orifices de passage 20. Ceux-ci sont par exemple agencés de manière que les extrémités de tube 8, 9 soient disposées à la façon d'un accouplement à griffes, c'est-à-dire comportent alternativement des évidements 21 et des bossages 22e Le mode de fonctionnement de la boite de foyer selon l'invention peut s'expliquer comme suit: Après allumage du brûleur, la flamme produite pénètre par l'intermédiaire de l'ouverture 12 du disque de renvoi adjacent 10 dans le tube 7. Elle balaie et lèche dans cette zone la paroi intérieure du tube, et la chauffe jusqu'à une température d'environ 8000C. Ainsi, la combustion est établie

et la température de flamme augmente. Des particules combus-

tibles non-gazéifiées et contenues dans la flamme sont alors partiellement gazéifiées et brûlées, ou bien des particules combustibles arrivent sur la paroi intérieure du tube, o elles sont instantanément transformées en gaz qui brûle.

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Le processus de combustion est encore amélioré surtout par les disques de renvoi 10 et 11. La flamme s'allonge dans le tube 7. A la sortie de l'ouverture 12 du disque de renvoi 11, une partie des fumées de la flamme est canalisée, par la zone du disque de renvoi 11 qui s'étend vers l'intérieur au-dessus de la paroi intérieure du tube et elle est refoulée vers l'extérieur par l'intermédiaire des orifices de passage 20. De l'autre côté, il se produit une dépression par suite de la grande vitesse de propagation de la flamme existant dans la zone de son ouverture 12. Cette dépression fait en sorte que des gaz soient aspirés de l'extérieur à partir du foyer 2, en particulier par l'intermédiaire de l'orifice de traversée 20 du disque de renvoi 10. Ainsi, les gaz, qui sont refoulés hors du disque de renvoi 11, se déplacent ensuite le long de la paroi extérieure du tube en direction du disque de renvoi 10, de sorte qu'une grande partie des gaz s'échappant par les orifices de passage 20 du disque de renvoi 11 sont réintroduits par aspiration dansle tube 7 et sont alors soumis-à une post-combustion. Ainsi, la température de flamme augmente et il en résulte une amélioration de la combustion. Des essais ont montré que, lors de l'installation de la boite de foyer 6- selon l'invention dans une chaudière chauffée à l'aide d'un brûleur à atomisation d'huile, qui présente un coefficient de formation de suie égal à-6 et une teneur en CO2 des fumées inférieure à 10 %, il était possible d'améliorer les valeurs précitées, sans prendre de mesures additionnelles, en réduisant le coefficient de suie à 2 et la teneur en CO2 à 14,5 %. Ainsi,les valeurs qui étaient précédemment inadmissibles, ont été augmentées jusqu'à des valeurs quasiment optimales. En outre, la température des fumées a été augmentée de 2400C jusqu'à 2600C. Pour une même puissance de chauffe, on pourrait réduire la buse de brûleur de 0,75 à 0,65. En outre, on a allongé la période de coupure de brûleur de 10 minutes. Cela est imputable, d'une part, aux plus hautes températures et, éventuellement, à l'effet d'accumulation de chaleur de la boite de foyer 6,

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car cette boite est maintenue encore pendant environ 1 minute dans une condition d'incandescence. Ainsi, la durée d'enclenchement n'est pas allongée, mais est encore raccourcie. Pour améliorer la circulation, il est prévu sur les bords extérieurs 23 et les bords intérieurs 24 des disques de renvoi 10, 11, respectivement>un bourrelet circulaire dirigé vers l'intérieur et qui assure une meilleure

déviation des gaz en circulation.

Les orifices de passage 20 peuvent, le cas échéant en addition aux évidements 21, être constitués par des trous

26 ménagés dans le tube 7, comme le montre la figure 2.

Sur la figure 2, le tube 7 se présente sous la forme d'une enveloppe d'un tronc de cone. On obtient ainsi à la sortie des flammes ou des fumées un front de pression qui est poussé vers l'extérieur par les gaz au travers des

orifices de passage 20 et/ou des trous 26.

La fixation des disques de renvoi 10, l1 et du tube 7 peut être réalisée d'une manière mécanique et/ou par des moyens céramiques, comme par exemple par du mastic, ou bien à l'aide d'un ciment. Sur la figure 2, la fixation mécanique est assurée à l'aide de trois tirants d'ancrage 27, qui

appliquent les disques de renvoi 10, il contre le tube 7.

Un autre mode de fixation mécanique consiste à établir une liaison du type baïonnette, auquel cas les appendices et rainures correspondants sont formés respectivement sur le

tube 7 et les disques de renvoi 10,11.

Conformément à un autre mode avantageux de réalisation de l'invention, il est prévu sur les disques de renvoi des appendices 28 qui servent de pied d'appui 29 pour la boite de

foyer 6.

Pour garantir une liaison correcte des disques de renvoi , il avec le tube 7, comme le montrent les figures 4, 5, et 5b, il est prévu dans le tube 7 et sur les disques de renvoi 10, il des auxiliaires de centrage se présentant sous la forme de trous ou d'évidements 30 et de tétons de centrage 31. Pour garantir une'bonne assise de la boite de

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foyer 6, il est prévu dans ce cas sur le tube 7, des montants

d'appui 32.

En outre, on peut prévoir sur les bords intérieurs 24 des disques de renvoi 10, 11, des nervures inclinées 33, qui améliorent la turbulence des fumées et qui assurent une

meilleure combustion suivant les circonstances.

Les figures 6 et 7 représentent un mode de réalisation d'une boite de foyer 6 dans laquelle il est prévu des moyens permettant d'espacer différemment les disques de renvoi 10, 11, en fonction du côté du tube 7, qui est dans ce cas conique, sur lequel ils sont disposés. Dans ce cas, on peut utiliser

un seul et même disque de renvoi 10, 11 pour les deux appli-

cations, de sorte qu'il suffit d'employer un seul outil de forme. Ce problème est résolu en ce que les évidements 30, 30' servant à recevoir les tétons de centrage 31, 31' sDnt disposés dans différents plans. Ainsi, par exemple, les ouvertures 12 prévues du côté d'entrée des flammes peuvent

être supérieures à-celles prévues sur le côté de sortie.

Les figures 6a et 7a représentent chacune des coupes de détail des parties de centrage, les coupes étant faites

suivant les lignes K-K et L-L.

Comme matériau céramique pour la boite de foyer, on peut utiliser des compositions à base de chamotte contenant environ à 50 % en poids d'argile; du carbure de silicium mélangé à environ 30 à 50'% en poids d'argile; de l'oxyde d'aluminium mélangé à environ 30 à 60 % d'argile et, le cas échéant, de

faibles quantités, par exemple de 5 à 20 % en poids de sili-

cate de zirconium et/ou de bioxyde de zirconium; ou bien du bioxyde de zirconium pur mélangé à environ 30 à 60 % en

poids d'argile, ou bien des mélanges des matériaux précités.

Il peut être avantageux d'ajouter encore au matériau cérami-

que de faibles pourcentages, par exemple de 0,5 à 7 % en poids d'oxyde de lithium, car cette substance améliore sensiblement la résistance auxchocs thermiques du matériau

céramique.

La figure 8 représente la boite de foyer 6 comportant un tube 7 de profillégèrement conique, qui est pourvu, par rapport à la partie conique 34, d'une partie cylindrique

relativement courte 35 du côté entrée des flammes.

Les disques de renvoi 10, 11 sont fixés sur le tube 7 à l'aide de trois tirants 27 répartis symétriquement sur sa périphérie. Dans ce but, il est prévu dans les disques de renvoi 10, Il des évidements 36 qui sont décalés en

correspondance par rapport aux surfaces extérieures 37.

Dans les évidements 36 du disque de renvoi 11, s'accroche le tirant de traction 27 à l'aide d'un crochet 38. Dans une éclisse coudée 39 qui est formée sur le coté opposé du tirant 27, il est prévu une vis de serrage 40, notamment une vis à ailettes. Cette vis peut coopérer avec l'évidement 36 du disque de renvoi 10, de sorte que les trois composants constitués par les disques de renvoi 10, 11 et le tube 7

peuvent être assemblés sous la forme d'un ensemble unitaire.

Les évidements 36 comportent avantageusement des surfaces inclinées d'appui 41 dont l'angle correspond au moins approximativement à l'angle du crochet 38. Aussi bien

le crochet 38 que les vis de serrage 40 coopèrent avantageu-

sement de telle sorte que, lors du serrage, le tirant 27 soit tiré en direction du centre 16 du tube 7. Un évidement 36 a été représenté à échelle agrandie sur la vue correspondant à la flèche "X". Il est avantageusement prévu sur le bord 23 de chaque disque de renvoi 10, 11, dans la zone des évidements 36, une rainure 42 dans laquelle vient s'appliquer le tirant correspondant 27, qui ne dépasse avantageusement pas de cette rainure. on obtient ainsi, lors de l'assemblage, une position angulaire relative correcte des disques de

renvoi 10, 11.

Lorsque le tube 7 doit également être placé dans une position angulaire précise par rapport aux évidements 36, il est possible de former sur ce tube 7 des nervures d'appui 43 en correspondance à la répartition des évidements 36 et une des surfaces planes d'appui 44 de la partie 45 du tirant

27 peut s'appliquer contre lesdites nervures.

Avantageusement, le tirant 27 est formé d'une bande plate et les rainures 42 ainsi que la surface d'appui 44

sont adaptées à ce profil.

Obmme le montre la figure 9, la boite de foyer 6 peut avantageusement, notamment pour des raisons aérodynamiques et en vue d'obtenir des caractéristiques optimales de combustion, être formée de deux parties tubulaires légèrement coniques et de préférence identiques 7' et 7", dont les

petites ouvertures viennent s'appliquer l'une contre l'autre.

On obtient ainsi un effet de buse qui produit les améliorations

envisagées, notamment en empêchant la formation de suie.

Avantageusement, on utilise également deux disques

de renvoi identiques 10, 11, de sorte qu'il suffit d'utili-

ser deux outils pour la fabrication de la boite de 5byer 6 en quatre éléments. A cet égard, les orifices de passage

ménagés des deux côtés ont des dimensions identiques.

Dans ce cas, les parties tubulaires 7', 7" peuvent également être pourvues de nervures d'appui 43 qui sont pourvues de surfaces d'appui 44 pour le tirant 27 ou son prolongement 45. Ainsi, lors du iontage, les quatre éléments, à savoir les parties tubulaires 7' et 7" et les disques

de renvoi 10, 11 peuvent être assemblés et centrés correcte-

ment dans la position angulaire correcte.

La figure 10 est une vue du disque de renvoi correspon-

dant selon la flèche Y sur la figure 2. On peut voir nettement la répartition des rainures 42 et des tétons de centrage 31 dirigés vers l'intérieur ainsi que les appendices 28 éventuels,

qui servent de pieds d'appui 29.

Sur la figure 11, on a désigné par 46 un châssis porteur en forme de U, qui sert à supporter et fixer la boite de foyer 6. Cette boite de foyer 6 est formée par exemple d'un matériau céramique réfractaire possédant avantageusement également une bonne conductibilité thermique, ce matériau étant par exemple constitué de carbure-de silicium ou bien d'un mélange de carbure de silicium jusqu'à 70 % en poids d'une composition céramique contenant de 35 à 70 % en poids de SiO2, de 20 à 40 en poids de Al203, de 7 à 14 % en poids de MgO, de 0,5 à 2 % en poids de Fe 203 et,le cas échéant,

jusqu'à 1 % en poids de CaO, Na2O et TiO2.

0onformément à une caractéristique avantageuse de la présente invention, le tube-7 est formé de deux tronçons

tubulaires 7' et 7", par exemple des tronçons tronconiques.

Ces derniers peuvent être fabriqués dans une opération d'emboutissage simple. Le tronçon tubulaire de gauche 7' constitue une zone de détente 48 pour les flammes du fait qu'il s'élargit, dans une zone d'entrée 49, vers l'intérieur avec un profil légèrement conique, et que la zone déflectrice 50 venant à la suite a une forme approximativement ou complètement cylindrique et que son diamètre est bien supérieur à celui

du tube mélangeur 14, en ayant par exemple une valeur double.

Le tronçon tubulaire 7", qui suit et présente une forme conique ou de tonneau, constitue une zone de compression 51 pour les flammes. Le diamètre de l'extrémité 9 du tronçon tubulaire 7" est de préférence inférieur au diamètre à l'extrémité du tronçon tubulaire 7". On obtient ainsi une forte concentration de flamme', et par conséquent un mélange intensif des constituants gazeux, et une très bonne combustion

exempte de formation de suie.

La boite de foyer 6 permet d'obtenir un bon rendement du fait que, dans la zone de détente, la vitesse des flammes peut diminuer, de sorte que des gouttelettes de combustible non encore gazéifié sont soumises pendant plus longtemps à la température des flammes et également à la température rayonnée par le tube 7, ce qui permet leur gazéification complète jusqu'à la sortie de la boite. On obtient ainsi une augmentation de la température des flammes car il se produit une meilleure combustion. Ce processus est amplifié par la recirculation d'une partie des gaz de flamme à partir de la sortie et par l'intermédiaire des orifices de passage 20 ménagés entre l'extrémité du tube 9 et le côté intérieur du disque de renvoi 11, le long de la paroi.extérieure du tube 7 ou des tronçons tubulaires 7' et 7" et l'aspiration par l'intermédiaire des orifices de passage 20, entre l'entrée du tronçon tubulaire 7' et le côté intérieur du disque de renvoi 10. Ainsi, on fait intervenir des gaz chauds dans la

combustion, ce qui améliore encore le processus de gazéifica-

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tion, des fines gouttelettes de combustible.

Lors d'essais réalisés avec des brûleurs à huile dans

des installations de chauffage central de maisons d'habita-

tion à une et deux familles, on a adopté avantageusement comme angle d'inclinaison pour le tronçon tubulaire 7' dans la zone d'entrée 49 un angle compris entre 8 et 120,

de préférence de 100, et on a adopté comme angle d'inclinai-

son du tronçon tubulaire 7" une valeur comprise entre envim n 10 et 150, de préférence de 12 . Il s'est avéré avantageux de donner à la zone de compression 51 la longueur la plus grande possible, c'est-à-dire de faire en sorte que la compression ne se produise pas brusquement, car autrement il s'établirait une grande pression statique qui aurait des résultats défavorables. D'autre part, la longueur de la boite de foyer est limitée par la longueur du volume de chaudière. Entre la sortie de-la boite de foyer 6 et la paroi arrière du volume de chaudière, il faut laisser un intervalle suffisant pour des raisons concernant la conduite de la combustion et des raisons aérodynamiques. Il est par

conséquent judicieux de maintenir le premier tronçon tubu-

laire 7' plus court que le second tronçon tubulaire 7".

Il est particulièrement avantageux que le diamètre du bord 8 du côté d'entrée du tube 7 du premier tronçon tubulaire 7' soit à peu près-égal au diamètre du tiers médian 52 de l'anneau correspondant au disque de renvo-i 10. Il s'est avéré qu'il se produit alors dans cette mne une forte dépression, et par conséquent un bon effet d'aspiration,

qui garantit une bonne recirculation.

La boite de foyer 6 est montée sur deux branches 53 d'un châssis porteur 46 en forme de U, ou bien sur deux branches individuelles qui sont reliées rigidement à au moins un étrier en U 54. Aux extrémités des branches 53, il est prévu des éclisses 55 dirigées vers le haut et,sur chaque branche 53, il est prévu sur une éclisse 55 une languette 56 pliable et dirigée vers l'intérieur. Cette languette sert à la fixation longitudinale de la boite de foyer 6, même si celle-ci présente des longueurs différentes. Pour empêcher

13 2

la rotation de la boite de foyer 6, il est prévu dans les disques de renvoi 10, 11, des rainures longitudinales 57

dans lesquelles s'engage une partie de -U branche 53.

Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le tube 7, qui est formé dans ce cas de deux tronçons tubulaires 7', 7", de fDrme légèrement conique, est pourvu d'une saignée longitudinale 58 s'étendant avantageusement sur toute la longueur de la virole, comme le montre le

mode d'agencement du tronçon tubulaire 7' et la figure 14a.

Par ce moyen, on obtient une zone de rupture imposée qui, lorsqu'il se produit une contrainte par fluctuation des températures, crée une fissure. Ainsi, le tube ou le tronçon tubulaire 7', 7" peut se dilater et se contracter sans qu'il se produise d'autres fissures dues à des tensions. A la place d'une saignée longitudinale 58, on pourrait également prévoir une fente longitudinale continue 59, ce qui permettrait également d'éviter des fissures dues à des tensions. Ce mode de réalisation a été mis en évidence pour le tronçon tubulaire

7" et sur la figure 14b.

Pour empêcher la. formation de fissures dues à des tensions dans les disques de renvom. 10, 11, ceux-ci peuvent également être pourvus d'une saignée 60 et, le cas échéant, d'une seconde saignée 61 opposée à la première. Lesdites saignées constituent, lors d'une sollicitation par variation de la température, des zones de rupture imposée ayant une

action efficace. La ou les saignées 60, 61,sont de préfé-

rence orientées radialement pour des raisons de fabrication.

Un tel agencement aété prévu pour le disque de renvoi de gauche 10 et il a été mis en évidence sur les figures 15, 16 et 16a. Dans ce cas également, il se produit, suivant les circonstances et en cours de marche, une fissure 62, comme le montre la figure 16a. A la place de la ou des saignées , 61, on pourrait également prévoir une fente continue 63 assurant la séparation des disques 10, 11, comme cela est indiqué pour le disque de renvoi de droite 11 de la figure

14 et de la figure 16b.

Comme dispositif de retenue servant à maintenir et fixer

14 2481781-

la boite de foyer 6 dans un four ou une chaudière, il est prévu, comme le montrent les figures 11 à 13, une partie de fixation 65 placée en haut et agencée sous la forme d'un étrier de retenue se composant d'une bande métallique ou d'une barre métallique et dont les extrémités recourbées vers le bas et vers l'intérieur 66 viennent s'appliquer contre le côté extérieur 67 des disques de-renvoi, le cas échéant, avec une légère précontrainte, ou bien s'appliquent sans pression contre ce côtéextérieur, ou bien l'entourent avec un léger jeu. L'étrier de retenue 65 est engagé dans

une rainure correspondante 68 des disques de renvoi 10, 11.

L'ensemble de la boite de foyer 6 est librement appuyé sur un châssis porteur 46 se composant de deux branches 53, qui sont espacées l'une de l'autre d'une distance inférieure au diamètre de la boite de foyer 6. Les branches 53 peuvent faire partie d'une tôle pliée en U. Avantageusement, elles sont cependant réalisées sous la forme de pièces séparées, et elles sont reliées au moÈns à un étrier en U 54 qui est

étroit par rapport à la longueur de la boîte 6. Avantageuse-

ment, la liaison est réalisée par soudage par points.

Les bords supérieurs 69 des branches 53 sont adaptés au contour de la boite de foyer 6 et, avantageusement, lesdits bords sont pourvus d'encoches dans les zones

correspondant aux arêtes des éléments correspondants 7',-

7", 10, il de la boite, ou bien dans les zones de jonction des éléments adjacents de la boite 7', 7", 10, 11, comme indiqué en 70 sur la figure 11. L'autre bord supérieur 69 servant d'appui est avantageusement agencé de manière qu'il soit possible d'obtenir pour chaque partie individuelle 7', 7", 10, 11 de la boite de foyer un appui en plusieurs

points,-ou bien un appui linéaire.

Les disques de renvoi 10, 11 comportent deux rainures longitudinales 57 dans chacune desquelles peut s'accrocher une branche 53- Il est ainsi possible d'obtenir une position précise, inchangeable dans la direction périphérique, de la boite de foyer 6. Pour garantir également une fixation correcte de la boite 6 sur le châssis porteur 46 dans la direction longitudinale, il est prévu aux extrémités des branches 53 respectivement une-éclisse 55 dirigée vers le haut et dont l'ouverture intérieure correspond àpéu près à la longueur de la boite de foyer 6. Dans la condition d'assemblage, les éclisses 55 entourent la boite 6 sur les

côtés extérieurs des disques de renvoi 10, 11.

Pour pouvoir absorber plus facilement les différences de longueurs des boites de foyer 6, une des éclisses 55 de chaque branche 53 est recourbée vers l'extérieur et elle

est pourvue d'une languette 56 dirigée vers l'intérieur.

La cote d'espacement entre les éclisses 55 de chaque branche 53 est alors supérieure à la distance existant entre les extrémités de la languette 56 et de l'éclisse opposée 55,

qui est plus petite que la longueur de la boite de foyer 6.

Lors de la mise en place de la boite de foyer 6, les languettes 56 sont recourbées latéralement jusqu'à ce que la boite 6 puisse s'appliquer avec une légère-pression ou sans jeu, ou

bien avec un léger jeu, sur le châssis porteur 46.

Pour améliorer le maintien en position, on peut prévoir

sur les branches 53 des pieds d'appui 71 dirigés vers le bas.

Ceux-ci permettent une recirculation dans une direction radiale lorsqu'il existe une composante radiale résultant du

tourbillonnement de la flamme.

Le châssis porteur 46 est avantageusement formé d'acier

susceptible de résister à haute température.

Avec cette disposition de retenue, on contrebalance efficacement des fissures dues à des tensions, telles qu'il s'en produit avec un système de liaison rigide et notamment du fait des tolérances résultant de différences dimensionnelles intervenant toujours lors de la fabrication de pièces en céramique. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation mentionnés ci-dessus, qui peuvent faire l'objet de nombreuses variantes, lesquelles restent à

la portée de l'homme de l'art.

Claims (50)

REVENDICATIONS

1. Equipement du type boite de foyer pour fours ou chaudières qui sont équipés d'un brûleur à atomisation de combustible liquide, notamment du mazout, caractéris en ce que la boite de foyer (6) se compose d'un tube (7) ayant un diamètre intérieur (DR) supérieur au diamètre extérieur (DM) du tube mélangeur (14) du brûleur, en ce qu'un disque de renvoi (10,11) de forme annulaire est fixé à chaque extrémité du tube (8,9), lesdits disques (10,11) comportant une ouverture centrale (12) dont le diamètre (du) est inférieur au diamètre intérieur (dR) du tube (7) et dont le RR diamètre extérieur (Du) est supérieur à celui (DR? du tube (7), en ce qu'il est prévu des orifices de passage (20) entre la surface intérieure (18) tournée vers le tube (7), des disques de renvoi (10,11) et la surface frontale (19) des extrémités du tube (8,9), et en ce que les tubes (7) et les disques de renvoi (10,11) sont formés d'un matériau céramique ayant une grande résistance aux fluctuations de température. 2. Boite de foyer selon la revendication 1, caractérisée en ce que les disques de renvoi (10,11) sont pourvus d'un

appendice (28) agencé sous la forme d'un pied d'appui (29).

3. Boite de foyer selon l'une des revendications 1 ou

2, caractérisée en ce que des montants porteurs (32) sont

formés sur le tube (7).

4. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisée en ce que les disques de renvoi (10,11) sont fixés sur le tube (7) à l'aide de moyens mécaniques. 5. Boite de foyer selon la revendication 4, caractérisée

en ce que les moyens de\fixation sont agencés à la façon-

d'une fermeture à baïonnette et sont fixés sur le tube (7) ou les disques de renvoi (10,11) ou bien sont formés sur

ceux-ci lors de la fabrication.

6. Boite de foyer selon l'une des revendications 4 ou

, caractérisée en ce que les moyens mécaniques sont consti- tués par plusieurs tirants (27) s'accrochant sur les disques

de renvoi (10,11) et placés à l'extérieur du tube (7).

7. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 6, caractérisée en ce que les disques de renvoi

(10,11) sont reliés au tube (7) à l'aide d'un liant céramique.

8. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica- tioDs 1 à 7, caractérisée en ce que le tube (7) a la forme

de l'enveloppe d'un tronc de cône.

9. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 8, caractérisée en ce que les disques de renvoi (10,11) comportent, sur le bord extérieur (23) et sur le bord intérieur (24), respectivement.un bourrelet (25) orienté

en direction du tube (7).

10. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 9, caractérisée en ce que les surfaces frontales (19) des extrémités de tube (8,9) sont agencées à la façon d'un accouplement à griffes, et en ce que les évidements (21) forment, en coopération avec la surface intérieure (18) des disques de renvoi (10, 11), lesdits orifices de passage (20).

11. Boite de foyer selon la revendication 10, caracté-

risée en ce que les disques de renvoi (10,11) sont fixés sur

les éclisses (22) à l'aide d'un liant céramique.

12. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 11, caractérisée en ce que les disques de renvoi (10,11) et le tube (7) comportent des moyens de centrage (30, 31)se présentant sous la forme d'évidements (30) et de

tétons de centrage (31).

13. Boite de foyer selon la revendication 12, caracté-

risée en ce que les disques de renvoi (10, 11) ou le tube (7) comportent chacun plusieurs évidements (30, 30') placés dans

différents plans.

14. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 13, caractérisée en ce que la section droite des orifices de passage (20) sur le côté d'entrée des flammes, c'est-à-dire sur.l'un des disques de renvoi (10), est plus grande que sur le côté de sortie, c'està-dire sur l'autre

disque de renvoi (11).

15. Boite de foyer selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 14, caractérisée en ce que le matériau cérami-

que utilisé pour la boîte de foyer (6) est formé complètement ou essentiellement d'au moins une des matières suivantes: 5. chamotte avec 30 à 50 % en poids d'argile, carbure de silicium avec 30 à 50 % en poids d'argile, oxyde d'aluminium avec 30 à 60 % en poids d'argile,

et, le cas échéant, 5 à 20 % en poids de silicate de zirco-

nium et/ou de bioxyde de zirconium,

10. bioxyde de zirconium avec 30 à 60 % en poids d'argile.

16. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 15, caractérisée en ce que le matériau céramique est formé de carbure de silicium ou bien d'un mélange de

carbure de silicium avec jusqu'à70 % en poids d'une composi-

tion céramique contenant: de 35 à 70 % en poids de SiO2, de 20 à 40 % en poids d'oxyde d'aluminium, de 7 à 14 % en poids d'oxyde de magnésium, de 0,5 à 2 % en poids de Fe203, et, le cas échéant, jusqu'à'1 % en poids de CaO et/ou de

TiO2 et/ou de Na20.

17. Bolte de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations.1 à 16, caractérisée en ce que le matériau céramique utilisé dans la boite de foyer (6) contient:

25. de 0,5 à 7 % en poids d'oxyde de lithium.

18. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 17, caractérisée en ce que la surface extérieure

(37) des disques de renvoi (10,11) comporte plusieurs évide-

ments (36) décalés les uns par rapport aux autres et en ce qu'un crochet (38) d'un tirant (27) s'accroche dans un évidement (36) d'un des disques de renvoi (11), tandis qu'une vis de serrage (40), vissée dans une éclisse coudée (39) du tirant (27),s'engage dans l'évidement opposé (36) de l'autre

disque de renvoi (10).

19. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 18, caractérisée en ce que les évidements (36) comportent une surface d'appui (41) inclinée par rapport au bord extérieur (23) des disques de renvoi (10,11)> de façon telle que ces surfaces d'appui peuvent tirer le tirant (27) en direction de la zone médiane (16) du tube lorsqu'on met

en tension l'écrou de serrage (40).

20. Boite de foyer selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 19, caractérisée en ce que les disques de renvoi (10,11) comportent, sur un bord (23) situé dans la

zone des évidements (36),une rainure (42) destinée à rece-

voir le prolongement du tirant (27).

21. Boite de foyer selon la revendication 20, caracté-

risée en ce que la profondeur de la rainure (42) correspond

au moins à l'épaisseur du tirant (?7).

22. Boite de foyer selon l'une quelconque Ès revendica-

tions 1 à 21, caractérisée en ce que le crochet (38) est incliné d'un angle qui correspond au moins approximativement

à l'angle d'inclinaison de ladite surface d'appui (41).

23. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 22, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins

trois évidements (36) qui sont répartis symétriquement.

24. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 23, caractérisée en ce que le tube (7) comporte des nervures d'appui (43) profilées en correspondance à la répartition des éléments (36) et servant à soutenir le

prolongement (45) du tirant (27).

25. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 24, caractérisée en ce que le tirant est formé d'une bande plate et en ce que les rainures (42) des disques de renvoi (10, 11) présentent une forme rectangulaire adaptée

au profil du prolongement dudit tirant.

26. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 25, caractérisée en ce que les nervures d'appui

(43) comportent une surface extérieure plane (44).

27. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 26, caractérisée en ce que le tube (7) se compose de deux parties tubulaires (71,71v), identiques, légèrement coniques, et dont les petites ouvertures d'extrémités sont jointives de manière que la section du tube diminue depuis les

2481781

deux côtés extrêmes en direction du milieu.

28. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 27, caractérisée en ce qu'il est prévu deux disques de renvoi identiques (10,11) et en ce que les orifices de passage (20) prévus des deux côtés du tube (7)

présentent la même section.

29. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 28, caractérisée en ce que les deux parties tubulaires (7',7") sont assemblées l'une avec l'autre par

lesdits tirants (27).

30. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 29, caractérisée en ce que les rainures (42) des disques de renvoi (10,11) et les surfaces extérieures (44) des nervures d'appui (43) servent à la fixation et au

centrage des différents éléments pendant et après le montage.

31. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 30, caractérisée en ce que le tube (7) ainsi que les disques de renvoi (10,11), sont formés d'un matériau céramique réfractaire, -et en ce que le tube (7) s'élargit vers l'extérieur en forme de tonneau depuis ses extrémités

(8,9) vers son milieu.

32. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 31, caractérisée en, ce que le tube (7) se compose

de deux troncs de cônes (7',7").

33. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 32, caractérisée en ce que le tube (7) a un profil cylindrique dans sa zone médiane, ou bien au moins sur un tronc de cône (7',7") dans la partie formant la zone médiane (50).

34. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 33, caractérisée en ce que les disques de -

renvoi (10,11) et le tube (7), ou bien les troncs de cônes (7',7") sont pourvus d'une fente longitudinale continue (59) ou bien/une rainure (saignée longitudinale (58)) formant une zone de rupture imposée lors d'une sollicitation par des

fluctuations de température.

35. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 34, caractérisée en ce que les disques de renvoi

21 2481781

(10,11) comportent chacun une zone de rupture imposée (60,61) ou bien une fente séparatrice(63)formant une

fissure (62) et réagissant à des fluctuations de la tempéra-

ture. 36. Boîte de foyer selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 35, caractérisée en ce que la ou les zones de rupture imposées (58; 60; 61; 62) sont définies par une

saianée (58;60;61).

37. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 36, caractérisée en ce qu'une saignée longitudinale (58) formée dans la partie tubulaire (7 ou 7' et 7") s'étend

sur toute la longueur d'enveloppe.

38. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 37icaractérisée en ce que la saignée (60;61) située sur le disque de renvoi (10 ou 11) s'étend dans une

direction radiale.

39. Boite de foyer selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 38, caractérisée en ce que le disque de renvoi (10, 11) et le tube (7), ou bien les troncs de cônes (7',7") s'appliquent aux extrémités de branches (53) ou bien sur les bords supérieurs (69) d'un châssis porteur (46) en forme de U.

40. Boite de foyer selon la revendication 39, caracté-

risée en ce que les bords supérieurs (69) sont adaptés à la

forme du contour de la boite de foyer (6).

41. Dispositif de maintien d'une boite de foyer selon

l'une quelconque des revendications 1 à 40, caractérisé en

ce au'il se compose d'un châssis porteur (46) et d'une partie de fixation (65) et en ce que le châssis porteur (46) comporte deux branches (53) dirigées vers le haut, dont l'espacement est inférieur au diamètre de la boite de foyer, en ce que le bord supérieur (69) des branches (53) est adapté au contour de la surface extérieure de la boite de foyer (6) de manière qu'il existe pour chaque partie d'appui (7,7',7") un appui en plusieurs points et en ce que la partie de fixation (65) se compose d'une bande métallique comportant des extrémités légèrement recourbées vers l'arrière (66) à ses extrémités de manière à pouvoir s'appliquer librement ou avec une légère précontrainte sur la boite de foyer (6) ou bien à être emboîtées sur celle-ci afin de maintenirles différentes

parties (7',7",10,11) dans la direction longitudinale.

42. Dispositif de maintien selon la revendication 41, caractérisé en ce que les branches (53) sont encochées (en 70) dans la zone de contact entre deux pièces (7',7",10,

11) de la boite de foyer.

43. Dispositif de maintien selon la revendication 41 ou 42, caractérisé en ce que les extrémités des branches (53) dépassent au-dessus de la boite de foyer (6) et sont pourvues, sur la partie dépassante, d'éclisses (55) faisant

saillie vers le haut, ou dont l'espacement inférieur corres-

pond à la longueur de la boite de foyer (6).

44. Dispositif de maintien selon l'une quelconque des

revendications 41 à 43, caractérisé en ce qu 'au moins une

des éclisses (55) est pliable élastiquement et/ou par modifi-

cation de forme dans la direction longitudinale.

45. Dispositif de maintien selon la revendication 44, caractérisé en ce qu'une éclisse (55) comporte une languette (56) pouvant être pliée latéralement et faisant saillie vers l'intérieur dans la direction longitudinale de la boite de

foyer, ladite languette pouvant coopérer avec le côté exté-

rieur (67) d'un disque de renvoi (10,11).

46. Dispositif de maintien selon l'une quelconque des

revendications 41 à 45, caractérisé en ce que les branches

(53) sont formées d'une partie en tôle, lesdites parties étant reliées rigidement entre elles à l'aide d'au moins un

étrier en U (54).

47. Dispositif de maintien selon la revendication 46, caractérisé en ce que les branches (53) et l'étrier en U

(54) sont reliés entre eux par soudage par points.

48. Dispositif de maintien selon l'une quelconque

des revendications 41 à 47, caractérisé en ce que la boite

de foyer (6) est montée sans possibilité de rotation sur le

châssis porteur (46).

49. Dispositif de maintien selon la revendication 48, caractérisé en ce qu'une partie d'une branché (53) s'accroche

23 2481781

dans une rainure longitudinale (57) ménagée dans la surface

d'enveloppe extérieure des disques de renvoi (10,11).

50. Dispositif de maintien selon l'une quelconque des

revendications 41 à 49, caractérisé en ce que le châssis

porteur (46) et l'étrier de maintien (65) sont formés

d'acier réfractaire.

51. Dispositif de maintien selon l'une quelconque des

revendications 41 à 50, caractérisé en ce qu'il est prévu

sur chaque branche (53) deux guidesappui (71).