FR2641365A1 - METHODS AND DEVICES FOR FINALLY SPRAYING LIQUID FUEL AND BURNERS EQUIPPED WITH SUCH DEVICES - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet des procédés et des dispositifs pour pulvériser finement un combustible liquide et des brûleurs équipés de ces dispositifs. Un brûleur selon l'invention comporte une tête de pulvérisation primaire 1 qui délimite une chambre 2 dans laquelle on mélange un combustible liquide avec un fluide auxiliaire comprimé, laquelle tête est équipée de buses primaires 3 desquelles sort un jet 4 de combustible pulvérisé. Le brûleur comporte en outre une tête de pulvérisation secondaire 5 qui est pourvue de buses secondaires 6 qui sont coaxiales aux buses primaires et qui ont un diamètre supérieur à celui des buses primaires. Les deux têtes délimitent entre elles un espace intermédiaire 7 et le brûleur comporte des moyens pour envoyer un fluide auxiliaire dans cet espace lequel fluide se détend à travers les buses secondaires. Une application est la construction de brûleurs de combustibles solides pulvérisés évitant les imbrûlés liquides.The invention relates to methods and devices for finely atomizing a liquid fuel and to burners equipped with these devices. A burner according to the invention comprises a primary spray head 1 which delimits a chamber 2 in which a liquid fuel is mixed with a compressed auxiliary fluid, which head is equipped with primary nozzles 3 from which a jet 4 of atomized fuel emerges. The burner further comprises a secondary spray head 5 which is provided with secondary nozzles 6 which are coaxial with the primary nozzles and which have a diameter greater than that of the primary nozzles. The two heads define between them an intermediate space 7 and the burner comprises means for sending an auxiliary fluid into this space which fluid expands through the secondary nozzles. One application is the construction of pulverized solid fuel burners avoiding liquid unburnt.
Description
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Procédés et dispositifs pour pulvériser finement un combustible liquide et brûleurs équipés Methods and devices for finely atomising liquid fuel and equipped burners
de ces dispositifs.of these devices.
DESCRIPTIONDESCRIPTION
La présente invention a pour objet des procédés et des dispositifs pour pulvériser finement un combustible liquide et des brûleurs de combustibles liquides équipés d'un dispositif de The present invention provides methods and devices for finely spraying liquid fuel and liquid fuel burners equipped with a liquid fuel device.
Dulvérisation perfectionné.Advanced spraying.
Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des brûleurs de combustible liquide pulvérisé par un fluide auxiliaire. On connaît des brûleurs de combustible liquide pulvérisé ou The technical field of the invention is that of the construction of burners of liquid fuel sprayed by an auxiliary fluid. Pulverized liquid fuel burners are known or
atomisé par un fluide auxiliaire.atomized by an auxiliary fluid.
De tels brûleurs sont décrits par exemple dans le brevet FR A 1 305 391, dans la publication FR A 2 288 940 et FR A 2 520 484 Such burners are described, for example, in patent FR A 1 305 391, in the publication FR A 2 288 940 and FR A 2 520 484.
(Entreprise Générale de Chauffage Industriel Pillard). (General Industrial Heating Company Pillard).
Tous ces brûleurs comportent une ou plusieurs chambres internes de mélange ou des canaux de mélange dans lesquels on envoie le combustible liquide et un fluide auxiliaire sous pression qui est All these burners comprise one or more internal mixing chambers or mixing channels into which the liquid fuel and a pressurized auxiliary fluid which is
généralement de l'air comprimé ou de la vapeur d'eau. usually compressed air or water vapor.
La chambre de mélange ou les canaux de mélange débouchent dans une chambre de combustion par des orifices de chacun desquels sort un jet de combustible pulvérisé ou atomisé. La pulvérisation du liquide est due à une différence de vitesse importante entre le fluide auxiliaire, de densité faible, qui est fortement comprimé et qui se détend sous l'effet de la différence de pression entre la chambre de mélange et la chambre de combustion et le combustible liquide, de densité plus forte. Il s'agit en fait d'un écoulement di-phasique, composé de très fines gouttelettes de liquide en suspension dans le gaz. L'écart entre les vitesses des deux phases provoque un déchirement du film liquide qui éclate en fines gouttelettes. Le mélange ainsi obtenu est quelquefois appelé, à tort, une émulsion alors qu'il s'agit, en fait, d'un aérosol c'est-à-dire d'une The mixing chamber or the mixing channels open into a combustion chamber through orifices from each of which emits a spray of atomized or atomized fuel. The spraying of the liquid is due to a significant difference in velocity between the auxiliary fluid, of low density, which is strongly compressed and which relaxes under the effect of the pressure difference between the mixing chamber and the combustion chamber and the liquid fuel, higher density. It is actually a di-phasic flow, composed of very fine droplets of liquid suspended in the gas. The difference between the speeds of the two phases causes a tearing of the liquid film which bursts into fine droplets. The mixture thus obtained is sometimes called, wrongly, an emulsion whereas it is, in fact, an aerosol, that is to say a
suspension de gouttelettes liquides dans un gaz. suspension of liquid droplets in a gas.
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La qualité de la combustion, notamment la proportion d'imbrûlés solides carbonés que l'on trouve dans la suie dépend beaucoup de la qualité de la pulvérisation et de la finesse des gouttelettes de The quality of combustion, especially the proportion of unburnt carbonaceous solids found in soot, depends very much on the quality of the spray and the fineness of the droplets.
combustible liquide.liquid fuel.
Des études ont montré que la majeure partie de la masse des imbrûlés solides carbonés résultant de la combustion de combustibles liquides pulvérisés est constituée de particules carbonées creuses de gros diamètre, appelées "cènosphères" qui résultent de la gazéification et donc d'une combustion incomplète des plus grosses gouttelettes liquides. Le temps de combustion complète d'une gouttelette de combustible liquide dépend du diamètre de celle-ci et Studies have shown that most of the mass of unburnt carbonaceous solids resulting from the combustion of pulverized liquid fuels consists of large diameter hollow carbonaceous particles, known as "cienospheres", which result from gasification and thus incomplete combustion of gases. larger liquid droplets. The complete combustion time of a droplet of liquid fuel depends on the diameter of the latter and
de la nature du combustible.the nature of the fuel.
Ainsi, dans les foyers à parois froides, les plus grosses gouttelettes ne brûlent pas suffisamment vite pour être complètement brûlées avant d'atteindre les parois froides et elles donnent naissance à des résidus carbonés imbrûlés par un effet de trempe. Ce phénomène est Thus, in cold-walled fireplaces, the larger droplets do not burn fast enough to be completely burned before reaching the cold walls and they give rise to uncombusted carbon residues by a quenching effect. This phenomenon is
d'autant plus important que le combustible liquide est plus lourd. all the more important as the liquid fuel is heavier.
Il est donc bien connu des thermiciens que pour réduire le taux d'imbrûlés solides générés par un brûleur de combustible liquide pulvérisé, il faut utiliser des moyens de pulvérisation perfectionnés qui permettent d'éviter ou de réduire au maximum la production de gouttelettes de gros diamètre par exemple des gouttelettes ayant un diamètre de l'ordre de 30 à 100 pm et de réduire le diamètre maximum des gouttelettes. Ainsi, si l'on réduit le diamètre des plus grosses gouttelettes, on réduit l'effet de trempe au contact des parois froides et la réduction du taux d'imbrûlés carbonés est d'autant plus importante que la flamme se trouve dans un foyer à parois refroidies, que les parois sont plus proches de la flamme et que le combustible It is therefore well known to thermists that to reduce the rate of unburnt solids generated by a sprayed liquid fuel burner, it is necessary to use improved spraying means that avoid or minimize the production of large diameter droplets. for example droplets having a diameter of the order of 30 to 100 pm and reduce the maximum diameter of the droplets. Thus, if the diameter of the larger droplets is reduced, the quenching effect is reduced in contact with the cold walls and the reduction of the unburnt carbon content is all the more important when the flame is in a combustion chamber. cooled walls, that the walls are closer to the flame and that the fuel
est plus lourd.is heavier.
Dans les brûleurs connus les orifices de sortie des jets de combustible liquide pulvérisé se trouvent généralement à l'extrémité d'un conduit ou buse plus ou moins long dans lequel se produit un effet de paroi qui provoque la formation d'un film de combustible In the known burners, the outlets of the jets of pulverized liquid fuel are generally located at the end of a duct or nozzle of varying length in which a wall effect occurs which causes the formation of a film of fuel.
liquide contre la paroi du conduit ou de la buse. liquid against the wall of the duct or nozzle.
Par suite d'un effet de capillarité et de tension superficielle ce film a tendance à rassembler du liquide alors qu'on cherche au contraire à le diviser en fines gouttelettes. Ce film se déplace vers l'orifice de sortie et il est entrainé vers la chambre de combustion sous forme de gouttelettes dont le diamètre est nettement supérieur à celui des gouttelettes contenues dans le jet qui sort à travers l'orifice. Par exemple les gouttelettes du jet ont un diamètre de 5 ou 10 pun tandis que les gouttelettes dues à l'entraînement du film ont un diamètre de 30 à 100 pm. La majorité des plus grosses gouttelettes qui entrent dans la chambre de construction sont dues à cet effet de paroi. De plus, lorsqu'il arrive dans la chambre de combustion, le film de liquide a tendance à suivre les parois internes de la chambre de combustion o il échappe à l'entraînement par le jet. S'il s'agit d'un combustible lourd ou extra lourd il donne alors naissance autour du nez du brûleur à des dépôts de coke ou d'agglomérats de goudrons imbrûlés. Afin d'améliorer la qualité de la pulvérisation on a proposé des buses de pulvérisation dans lesquelles le combustible liquide est injecté axialement - et le fluide auxiliaire est injecté tangentiellement de sorte qu'il se produit un mouvement hélicoïdal As a result of a capillary action and surface tension this film has a tendency to collect liquid while it is sought on the contrary to divide it into fine droplets. This film moves towards the outlet orifice and is drawn towards the combustion chamber in the form of droplets whose diameter is much greater than that of the droplets contained in the jet that leaves through the orifice. For example, the droplets of the jet have a diameter of 5 or 10 pun while the droplets due to the film drive have a diameter of 30 to 100 pm. Most of the larger droplets entering the building chamber are due to this wall effect. In addition, when it arrives in the combustion chamber, the liquid film tends to follow the internal walls of the combustion chamber where it escapes the drive by the jet. If it is a heavy or extra heavy fuel then it gives birth around the nose of the burner to deposits of coke or unburned tar agglomerates. In order to improve the quality of the spraying, spray nozzles have been proposed in which the liquid fuel is injected axially - and the auxiliary fluid is injected tangentially so that a helical movement occurs.
dans la buse.in the nozzle.
Ce mouvement hélicoïdal crée une force centrifuge qui tend à entraîner des gouttes de liquide contre la paroi o elles forment un This helical movement creates a centrifugal force which tends to cause drops of liquid against the wall where they form a
film qui aboutit finalement à la formation de grosses gouttelettes. film that eventually leads to the formation of large droplets.
L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens de pulvérisation perfectionnés et des brûleurs équipés de ces moyens de pulvérisation qui permettent d'améliorer la finesse des gouttelettes de combustible, de réduire la quantité de gouttelettes de The object of the present invention is to provide improved spraying means and burners equipped with these spraying means which make it possible to improve the fineness of the fuel droplets, to reduce the amount of droplets of
gros diamètre et le diamètre des plus grosses gouttelettes. large diameter and the diameter of the largest droplets.
Un procédé selon l'invention pour pulvériser finement un combustible liquide est du type connu suivant lequel on mélange ledit combustible liquide avec un fluide auxiliaire comprimé dans une chambre ou dans des conduits de mélange, laquelle chambre ou lesquels conduits comportent des orifices de sortie qui débouchent dans une chambre de combustion et de chacun desquels sort un jet de combustible pulvérisé. L'objectif de l'invention est atteint par un procédé suivant lequel on dispose, en avant de chacun des orifices de sortie, une buse secondaire qui a un diamètre supérieur à celui dudit orifice de sortie A method according to the invention for finely pulverizing a liquid fuel is of the known type according to which said liquid fuel is mixed with a compressed auxiliary fluid in a chamber or in mixing ducts, which chamber or which ducts have outlet orifices which open out. in a combustion chamber and from each of which emerges a jet of pulverized fuel. The object of the invention is achieved by a method according to which there is disposed, in front of each of the outlet orifices, a secondary nozzle which has a diameter greater than that of said outlet orifice.
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et qui est coaxiale au dit orifice et on injecte dans ladite buse secondaire un fluide auxiliaire comprimé à une pression suffisante pour qu'il se détende avec une vitesse supérieure à la vitesse des couches périphériques du jet de combustible pulvérisé qui sort dudit orifice. Un pulvérisateur de combustible liquide selon l'invention est du type connu comportant une ou plusieurs buses primaires desquelles sortent des jets de combustible pulvérisé, et il est caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre, en avant de chacune des buses primaires, une buse secondaire qui est coaxiale à la buse primaire et qui a un diamètre supérieur au diamètre de la buse primaire et il comporte, en outre, des moyens pour injecter dans les buses secondaires, un fluide auxiliaire suffisamment comprimé pour qu'il se détende avec une vitesse supérieure à la vitesse des couches and which is coaxial with said orifice and injected into said secondary nozzle a compressed auxiliary fluid at a pressure sufficient to expand with a speed greater than the speed of the peripheral layers of the pulverized fuel jet exiting said orifice. A liquid fuel sprayer according to the invention is of the known type comprising one or more primary nozzles from which jets of pulverized fuel emerge, and it is characterized in that it further comprises, in front of each of the primary nozzles, a secondary nozzle which is coaxial with the primary nozzle and which has a diameter greater than the diameter of the primary nozzle and further comprises means for injecting into the secondary nozzles an auxiliary fluid sufficiently compressed to relax with a speed higher than the speed of the layers
périphériques du jet sortant de la buse primaire. outflow devices from the primary nozzle.
Un' brûleur selon l'invention est du type connu comportant une tête de pulvérisation primaire qui délimite une chambre de mélange dans laquelle on introduit ledit combustible liquide et un fluide auxiliaire sous pression, et comportant en outre des buses primaires de pulvérisation ayant chacune un orifice de sortie duquel sort un jet A burner according to the invention is of the known type comprising a primary spraying head which delimits a mixing chamber in which said liquid fuel and a pressurized auxiliary fluid are introduced, and further comprising primary spray nozzles each having an orifice. exit from which a jet comes out
de combustible pulvérisé.of pulverized fuel.
Un brûleur selon l'invention comporte en outre une tête de pulvérisation secondaire qui enveloppe ladite tête de pulvérisation primaire, laquelle tête secondaire porte une pluralité de buses secondaires, chacune des buses secondaires étant coaxiale avec une buse primaire et ayant un diamètre supérieur au diamètre de l'orifice de sortie de ladite buse primaire et ledit brûleur comporte, en outre, des moyens pour injecter un fluide auxiliaire dans lesdites buses A burner according to the invention further comprises a secondary spray head which envelops said primary spray head, which secondary head carries a plurality of secondary nozzles, each of the secondary nozzles being coaxial with a primary nozzle and having a diameter greater than the diameter of the outlet orifice of said primary nozzle and said burner further comprises means for injecting an auxiliary fluid into said nozzles
secondaires, autour des jets sortant des buses primaires. secondary, around the jets coming out of the primary nozzles.
L'invention a pour résultat des pulvérisateurs de combustible The invention results in fuel sprays
liquide perfectionnés et des brûleurs équipés de ces pulvérisateurs. Advanced liquid and burners equipped with these sprayers.
Les pulvérisateurs selon l'invention permettent d'atomiser les gouttelettes qui se trouvent à la périphérie des jets sortant des buses primaires et donc d'obtenir des jets de combustible pulvérisé dans lesquels la quantité et le diamètre des plus grosses gouttelettes sont réduits ce qui permet de diminuer les imbrûlés solides The sprayers according to the invention make it possible to atomize the droplets which are at the periphery of the jets issuing from the primary nozzles and thus to obtain jets of pulverized fuel in which the quantity and the diameter of the largest droplets are reduced, which allows to reduce unburned solids
générateurs de suies et de dépôts. soot generators and deposits.
La description suivante se réfère aux dessins annexés qui The following description refers to the accompanying drawings which
représentent sans aucun caractère limitatif des exemples de réalisation de pulvérisateurs selon l'invention et de têtes de represent, without any limiting nature, exemplary embodiments of sprayers according to the invention and heads of
brûleurs équipés de ces pulvérisateurs. burners equipped with these sprayers.
La figure 1 est une demi-coupe axiale d'un pulvérisateur selon l'invention. La figure 2 est une coupe axiale d'une tête de brûleur selon Figure 1 is an axial half-section of a sprayer according to the invention. FIG. 2 is an axial section of a burner head according to
1 'invention.The invention.
La figure 3 est une coupe axiale de la tête de pulvérisation du FIG. 3 is an axial section of the spray head of FIG.
brûleur selon la figure 2.burner according to Figure 2.
Les figures 4 et 5 sont une coupe axiale et une demie vue de Figures 4 and 5 are an axial section and a half view of
face du distributeur d'un brûleur selon la figure 2. face of the distributor of a burner according to Figure 2.
La figure 6 est une coupe axiale d'un deuxième mode de FIG. 6 is an axial section of a second embodiment of FIG.
réalisation d'un brûleur selon l'invention. production of a burner according to the invention.
La figure 7 est une coupe axiale du distributeur du brûleur Figure 7 is an axial section of the burner distributor
selon la figure 6.according to Figure 6.
Les figures 8 et 9 sont des vues de face du distributeur selon Figures 8 and 9 are front views of the dispenser according to
VIII VIII et IX IX de la figure 7.VIII and IX IX of Figure 7.
La figure 10 est une coupe axiale d'une première variante de FIG. 10 is an axial section of a first variant of FIG.
réalisation d'une tête de brûleur selon la figure 6. production of a burner head according to FIG.
La figure 11 est une coupe axiale d'une deuxième variante. Figure 11 is an axial section of a second variant.
La figure 12 est une coupe axiale d'une troisième variante. Figure 12 is an axial section of a third variant.
La figure 13 est une coupe axiale quatrième variante. Figure 13 is a fourth variant axial section.
La figure 14 est une coupe axiale d'une tête de pulvérisation. Figure 14 is an axial section of a spray head.
La figure 1 représente une demi-coupe axiale partielle d'une tête 1 de pulvérisation située à l'extrémité avant d'un brûleur d'axe xxi. La tête 1 délimite une chambre de mélange 2 dans laquelle on envoie, par tout moyen connu, un combustible liquide et un fluide auxiliaire sous pression. La tête comporte des buses ou ajutages ou conduits d'injection 3 qui débouchent par un orifice de sortie 3a dans une chambre de combustion o règne une pression généralement voisine de la pression atmosphérique et dans tous les cas nettement inférieure A la pression du fluide auxiliaire contenu dans la chambre de mélange 2. Sous l'effet de la différence de pression le fluide auxiliaire se détend à travers les buses 3 de sorte qu'il sort de chacune de ces FIG. 1 represents a partial axial half-section of a spray head 1 situated at the front end of an axis burner xxi. The head 1 defines a mixing chamber 2 into which is sent, by any known means, a liquid fuel and a pressurized auxiliary fluid. The head comprises nozzles or nozzles or injection ducts 3 which open out through an outlet orifice 3a into a combustion chamber where a pressure is generally close to the atmospheric pressure and in all cases substantially less than the pressure of the auxiliary fluid contained in the mixing chamber 2. Under the effect of the pressure difference the auxiliary fluid expands through the nozzles 3 so that it leaves each of these
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buses un jet 4 de combustible pulvérisé qui est une suspension de nozzles a jet 4 of pulverized fuel that is a suspension of
fines gouttelettes de liquide dans un jet de gaz. fine droplets of liquid in a jet of gas.
Un pulvérisateur perfectionné selon l'invention comporte en outre une tête auxiliaire 5 qui est placée en avant de la tête habituelle 1. La tête auxiliaire 5 porte des buses secondaires 6 qui ont un diamètre supérieur au diamètre des orifices de sortie 3a et qui sont coaxiales avec les conduits ou ajutages 3 de sorte que les jets 4 issus des orifices 3a traversent les buses secondaires 6 pour pénétrer An improved sprayer according to the invention further comprises an auxiliary head 5 which is placed in front of the usual head 1. The auxiliary head 5 carries secondary nozzles 6 which have a diameter greater than the diameter of the outlet orifices 3a and which are coaxial with the conduits or nozzles 3 so that the jets 4 from the orifices 3a pass through the secondary nozzles 6 to penetrate
dans la chambre de combustion.in the combustion chamber.
La tête auxiliaire 5 délimite avec la tête 1 une chambre auxiliaire 7 dans laquelle on envoie un fluide auxiliaire additionnel qui peut être le même que le fluide auxiliaire envoyé dans la chambre de mélange 2. Ce fluide auxiliaire se détend à travers les buses auxiliaires 6 et il est comprimé à une pression telle que sa vitesse The auxiliary head 5 delimits, with the head 1, an auxiliary chamber 7 into which an additional auxiliary fluid is sent which may be the same as the auxiliary fluid sent into the mixing chamber 2. This auxiliary fluid expands through the auxiliary nozzles 6 and it is compressed at a pressure such that its speed
de sortie soit supérieure à la vitesse périphérique du jet 4 c'est-à- output is greater than the peripheral speed of the jet 4 that is
dire à la vitesse des couches situées à la périphérie du jet. say at the speed of the layers located at the periphery of the jet.
Ainsi, les défauts de pulvérisation du jet sortant de l'orifice 3a sont corrigés par la détente du fluide auxiliaire additionnel dont l'effet est concentré sur la périphérie du jet initial o sont Thus, the spraying defects of the jet leaving the orifice 3a are corrected by the expansion of the additional auxiliary fluid whose effect is concentrated on the periphery of the initial jet.
localisées les gouttelettes de plus gros diamètre. localized droplets of larger diameter.
Ce procédé est applicable à tout type de pulvérisateur à fluide auxiliaire et à buses de sortie pour améliorer la finesse de la pulvérisation. La figure 2 est une coupe axiale d'un brûleur de combustibles This method is applicable to any type of auxiliary fluid sprayer and outlet nozzles to improve the smoothness of the spray. Figure 2 is an axial section of a fuel burner
liquides équipé d'une tête de pulvérisation selon l'invention. liquids equipped with a spray head according to the invention.
Ce brûleur comporte de façon connue un corps 8 qui est percé This burner comprises in known manner a body 8 which is pierced
d'un canal axial 9.an axial channel 9.
L'extrémité arrière du canal axial 9 communique avec une canalisation 10 par laquelle arrive un combustible liquide, par The rear end of the axial channel 9 communicates with a pipe 10 through which a liquid fuel arrives, by
exemple du fioul ou des huiles lourdes. example of fuel oil or heavy oils.
Le corps 8 comporte deux séries de canaux parallèles 11 et 12 The body 8 has two series of parallel channels 11 and 12
qui sont disposés sur deux cercles. which are arranged on two circles.
Les extrémités arrières des conduits 11 et 12 débouchent dans des chambres circulaires qui communiquent avec une deuxième canalisation 13 par laquelle arrive un fluide auxiliaire fortement The rear ends of the ducts 11 and 12 open into circular chambers which communicate with a second pipe 13 through which a highly auxiliary fluid arrives.
comprimé, par exemple de l'air comprimé ou de la vapeur d'eau. compressed, for example compressed air or water vapor.
Le brûleur comporte en outre une tête de pulvérisation 14 située à l'extrémité avant et un distributeur 15 intercalé entre la tête de pulvérisation 14 et le corps 8. Il comporte un capuchon 16 qui est vissé sur le corps 8 et qui porte un épaulement 17 qui vient s'appuyer contre la périphérie de la tête de pulvérisation 14. Celle-ci est composée de deux pièces une tête multibuse primaire 18 et une tête multibuse secondaire 19 qui est placée en avant de la tête primaire et The burner further comprises a spray head 14 located at the front end and a distributor 15 interposed between the spray head 14 and the body 8. It comprises a cap 16 which is screwed onto the body 8 and which carries a shoulder 17 which is supported against the periphery of the spray head 14. It consists of two parts a primary multi-nozzle head 18 and a secondary multi-nozzle head 19 which is placed in front of the primary head and
qui vient en appui contre un épaulement de celle-ci. which comes to bear against a shoulder of it.
L'épaulement 17 du capuchon d'assemblage vient en appui contre The shoulder 17 of the assembly cap bears against
la périphérie de la tête secondaire 19. the periphery of the secondary head 19.
La tête multibuse primaire 18 délimite une cavité 20 de laquelle partent une pluralité de buses cylindriques 21 qui sont disposées sur un cône qui diverge vers l'avant. Des canaux 22 sont percés dans l'épaisseur du corps de la tête primaire et chacun des canaux 22 The primary multi-nozzle head 18 delimits a cavity 20 from which a plurality of cylindrical nozzles 21 extend which are arranged on a cone which diverges forwards. Channels 22 are drilled in the thickness of the body of the primary head and each of the channels 22
débouche dans une des buses 21.opens into one of the nozzles 21.
Le combustible liquide qui remplit la chambre 20 traverse les buses 21 o il se mélange au fluide auxiliaire arrivant par les conduits 22 ce qui produit la pulvérisation du liquide qui sort des The liquid fuel that fills the chamber 20 passes through the nozzles 21 where it mixes with the auxiliary fluid arriving via the ducts 22, which produces the spraying of the liquid coming out of the tubes.
buses primaires 21 sous forme de jets. De tels brûleurs sont connus. primary nozzles 21 in the form of jets. Such burners are known.
Un brûleur selon l'invention comporte, en outre, une tête multibuse secondaire 18 qui porte une pluralité de buses cylindriques secondaires 23. Le nombre de buses secondaires 23 est égal au nombre A burner according to the invention further comprises a secondary multi-nozzle head 18 which carries a plurality of secondary cylindrical nozzles 23. The number of secondary nozzles 23 is equal to the number
de buses primaires 21.primary nozzles 21.
Les buses secondaires ont un diamètre supérieur au diamètre des buses primaires. Les buses secondaires sont disposées en regard des The secondary nozzles have a diameter greater than the diameter of the primary nozzles. The secondary nozzles are arranged opposite
buses primaires et sont coaxiales avec celles-ci. primary nozzles and are coaxial with these.
La tête secondaire 19 délimite avec la tête primaire 18 un espace intermédiaire 24 qui a la forme d'une chambre conique dans The secondary head 19 delimits with the primary head 18 an intermediate space 24 which has the shape of a conical chamber in
laquelle débouchent les buses primaires et les buses secondaires. which open the primary nozzles and the secondary nozzles.
Les figures 4 et 5 représentent respectivement une coupe axiale Figures 4 and 5 represent respectively an axial section
et une demie vue de face du distributeur 15. and a half front view of the dispenser 15.
Le distributeur a la forme d'une bague cylindrique qui est traversée de part en part par deux séries de canaux longitudinaux 25 The dispenser is in the form of a cylindrical ring which is traversed from one end to the other by two series of longitudinal channels 25
et 26 disposés sur deux cercles.and 26 arranged on two circles.
A son extrémité avant le distributeur comporte deux gorges circulaires concentriques, une gorge 25a dans laquelle débouchent les At its front end the distributor has two concentric circular grooves, a groove 25a into which the
canaux 25 et une gorge 26a dans laquelle débouchent les canaux 26. channels 25 and a groove 26a in which the channels 26 open.
A son extrémité arrière le distributeur 15 comporte également deux gorges circulaires concentriques 25b et 26b dans lesquelles At its rear end the distributor 15 also comprises two concentric circular grooves 25b and 26b in which
débouchent respectivement les canaux 25 et 26. respectively open channels 25 and 26.
La gorge 25b communique avec les canaux 12 du corps tandis que la gorge 26b communique avec les canaux 11 du corps. La gorge 25a communique avec les canaux 22 de la tête primaire et alimente ceux-ci en fluide auxiliaire. La gorge 26a communique avec la chambre conique 24 et alimente également celle-ci en fluide auxiliaire. Le nombre de canaux 25 est supérieur au nombre de canaux 26, par The groove 25b communicates with the channels 12 of the body while the groove 26b communicates with the channels 11 of the body. The groove 25a communicates with the channels 22 of the primary head and feeds them with auxiliary fluid. The groove 26a communicates with the conical chamber 24 and also feeds it with auxiliary fluid. The number of channels 25 is greater than the number of channels 26, by
exemple le distributeur comporte 18 canaux 25 et 12 canaux 26. example the distributor comprises 18 channels 25 and 12 channels 26.
La perte de charge subie par le fluide auxiliaire circulant dans les canaux 25 et 22 est supérieure à la perte de charge du fluide auxiliaire circulant dans les canaux 26 de sorte que la pression du fluide dans la chambre 24 est telle que la détente du fluide auxiliaire à travers les buses secondaires 23 se fait à une vitesse The pressure drop experienced by the auxiliary fluid circulating in the channels 25 and 22 is greater than the pressure drop of the auxiliary fluid circulating in the channels 26 so that the pressure of the fluid in the chamber 24 is such that the expansion of the auxiliary fluid through the secondary nozzles 23 is at a speed
supérieure à la vitesse des jets sortant des buses primaires 21. greater than the speed of the jets exiting the primary nozzles 21.
La figure 6 est une coupe axiale d'une variante de réalisation d'un brûleur selon la figure 2. Les parties homologues sont désignés FIG. 6 is an axial section of an alternative embodiment of a burner according to FIG. 2. The homologous parts are designated
par les mêmes repères.by the same references.
La tête d'injection comporte une tête primaire 18 qui délimite une chambre de mélange 20 qui reçoit d'une part un combustible liquide qui circule dans un conduit axial 9 et qui pénètre axialement dans la chambre 20 et d'autre part un fluide auxiliaire qui circule dans des conduits 12 et qui pénètre tangentiellement dans la chambre 20 dans The injection head comprises a primary head 18 which defines a mixing chamber 20 which receives on the one hand a liquid fuel which circulates in an axial duct 9 and which penetrates axially into the chamber 20 and on the other hand an auxiliary fluid which circulates in conduits 12 and which penetrates tangentially into the chamber 20 in
laquelle il entre en passant entre des ailettes 27. which it enters passing between fins 27.
La tête primaire 18 porte une pluralité de buses cylindriques 21 The primary head 18 carries a plurality of cylindrical nozzles 21
par lesquelles sortent des jets de combustible pulvérisé. from which jets of pulverized fuel emerge.
La tête d'injection comporte en outre une tête secondaire 19 qui est pourvue d'une pluralité de buses cylindriques 23 qui sont alignées avec les buses 21 et qui ont un diamètre supérieur à celui des buse 21. Les têtes primaire et secondaire délimitent entre elles une chambre 24 dans laquelle débouchent les buses primaires 21 et les The injection head further comprises a secondary head 19 which is provided with a plurality of cylindrical nozzles 23 which are aligned with the nozzles 21 and which have a diameter greater than that of the nozzles 21. The primary and secondary heads define between them a chamber 24 into which the primary nozzles 21 and the
buses secondaires 23.secondary nozzles 23.
264136S264136S
Le fluide auxiliaire qui arrive par les conduits 12 pénètre radialement dans la chambre intermédiaire 24 par un passage The auxiliary fluid that arrives through the ducts 12 penetrates radially into the intermediate chamber 24 via a passage
périphérique qui est équipé d'ailettes 28. device that is equipped with fins 28.
Les passages équipés d'ailettes 27 et 28 font partie d'une pièce 29 dite émulseur qui se situe immédiatement en arrière de la tête The passages equipped with fins 27 and 28 are part of a room 29 called emulsifier which is immediately behind the head
d'injection et autour de la chambre de mélange. injection and around the mixing chamber.
La figure 7 représente une coupe axiale de la pièce 29 sur laquelle on voit la chambre de mélange 20 et les passages équipés d'ailettes 27 et28. Les figures 8 et 9 représentent des vues de côté Figure 7 shows an axial section of the part 29 on which we see the mixing chamber 20 and the passages equipped with fins 27 and 28. Figures 8 and 9 show side views
de la figure 7.of Figure 7.
La figure 10 est une coupe axiale d'une variante de réalisation d'un brûleur selon la figure 6. La seule différence réside dans le fait que les buses primaires 21 et les buses secondaires 23 sont coniques et convergent vers l'avant ce qui permet d'obtenir des résultats meilleurs que ceux que l'on obtient avec des buses cylindriques. La figure 11 est une coupe axiale d'une autre variante de réalisation d'un brûleur selon la figure 6. Dans cette variante, la tête de pulvérisation primaire 19 porte des buses primaires 21 qui sont coniques et qui convergent vers l'avant tandis que la tête de pulvérisation secondaire 18 porte des buses secondaires 23 qui sont également coniques mais qui divergent vers l'avant. Avantageusement, l'angle de conicité des buses secondaires 23 est sensiblement égal à l'angle d'ouverture des jets sortant des buses primaires. Cette disposition inversée de la conicité des buses permet d'optimiser la pulvérisation secondaires et l'échange des qualités de mouvement entre le jet primaire et le fluide auxiliaire additionnel qui se détend à FIG. 10 is an axial section of an alternative embodiment of a burner according to FIG. 6. The only difference lies in the fact that the primary nozzles 21 and the secondary nozzles 23 are tapered and converge towards the front, which allows to obtain better results than those obtained with cylindrical nozzles. FIG. 11 is an axial section of another alternative embodiment of a burner according to FIG. 6. In this variant, the primary spraying head 19 carries primary nozzles 21 which are conical and which converge forward while the secondary spray head 18 carries secondary nozzles 23 which are also conical but which diverge forwards. Advantageously, the angle of conicity of the secondary nozzles 23 is substantially equal to the opening angle of the jets exiting the primary nozzles. This inverted arrangement of the conicity of the nozzles makes it possible to optimize the secondary spraying and the exchange of the qualities of movement between the primary jet and the additional auxiliary fluid which expands at
travers les buses secondaires.through the secondary nozzles.
Le choix des sections de passage du fluide auxiliaire à travers le passage 28 et des sections des buses secondaires 23 permet d'ajuster et d'optimiser la consommation de fluide auxiliaire The choice of auxiliary fluid passage sections through the passage 28 and the sections of the secondary nozzles 23 makes it possible to adjust and optimize the auxiliary fluid consumption.
secondaire et la qualité de la pulvérisation. secondary and the quality of the spray.
Le fait que le brûleur comporte une pièce 29 séparée et interchangeable permet de modifier facilement la section de passage du The fact that the burner comprises a separate and interchangeable part 29 makes it possible to easily modify the passage section of the
fluide auxiliaire.auxiliary fluid.
La figure 12 représente une coupe axiale d'une troisième Figure 12 shows an axial section of a third
variante de réalisation d'un brûleur selon la figure 6. variant embodiment of a burner according to FIG.
2 6 4 136 S2 6 4 136 S
Selon cette variante la tête de pulvérisation primaire 18 qui enveloppe la chambre de mélange 20 ainsi que la tête secondaire 19 ont toutes deux une forme générale hémisphérique et concentrique ce qui permet de réaliser les buses primaires 21 et.les buses secondaires 23 en effectuant des perçages et en faisant varier l'angle a que font les axes des perçages avec l'axe xx1 du brûleur ainsi que les diamètres dl According to this variant, the primary spraying head 18 which surrounds the mixing chamber 20 as well as the secondary head 19 both have a hemispherical and concentric general shape, which makes it possible to produce the primary nozzles 21 and the secondary nozzles 23 by drilling holes. and by varying the angle a that the axes of the holes make with the axis xx1 of the burner as well as the diameters dl
des buses primaires et d2 des buses secondaires. primary nozzles and d2 secondary nozzles.
La figure 13 représente une variante de réalisation d'un brûleur selon la figure 12 dans laquelle les têtes d'injection primaire et secondaire comportent un premier groupe de n1 buses primaires 211 et secondaires 231 qui sont disposées sur un cone d'ouverture et un deuxième groupe de n2 buses primaires 212 et secondaires 232 qui sont disposées sur un deuxième cône d'ouverture 3 l'angle B étant différent FIG. 13 represents an alternative embodiment of a burner according to FIG. 12 in which the primary and secondary injection heads comprise a first group of n1 primary nozzles 211 and secondary nozzles 231 which are arranged on an opening cone and a second group of n2 primary nozzles 212 and secondary 232 which are arranged on a second opening cone 3 angle B being different
de l'angle a.from the angle a.
Cette disposition permet d'étager la combustion. Si les sections des buses secondaires 231 et 232 sont identiques les vitesses absolues de sortie du fluide auxiliaire sont également identique, par contre, les composantes axiales V1 et V2 des jets sortant des deux groupes de This arrangement allows staging the combustion. If the sections of the secondary nozzles 231 and 232 are identical, the absolute output speeds of the auxiliary fluid are also identical, on the other hand, the axial components V1 and V2 of the streams leaving the two groups of
buses secondaires ne sont pas les mêmes. secondary nozzles are not the same.
On peut étager l'injection de combustible en choisissant les nombres n1 et n2 de buses dans chaque groupe, les sections des buses des deux groupes et les angles a et p de façon à réduire la production d'oxydes d'azote par exemple en augmentant la vitesse axiale Vl des jets sortant des buses du premier groupe qui correspondent & un angle a plus faible et en diminuant la vitesse axiale V2 des jets sortant des buses du deuxième groupe qui correspondent à un angle F plus grand. Suivant un mode de réalisation les diamètres des buses primaires (211, 212) des deux groupes sont différents ainsi que les diamètres des buses secondaires (231, 232). Selon un autre mode de réalisation toutes les buses primaires (231, 232) ont le même diamètre et les Fuel injection can be staged by choosing the numbers n1 and n2 of nozzles in each group, the nozzle sections of the two groups and the angles a and p so as to reduce the production of nitrogen oxides, for example by increasing the axial velocity Vl of the jets exiting the nozzles of the first group which correspond to a lower angle α and decreasing the axial velocity V2 of the jets coming out of the nozzles of the second group which correspond to a larger angle F. According to one embodiment, the diameters of the primary nozzles (211, 212) of the two groups are different as are the diameters of the secondary nozzles (231, 232). According to another embodiment, all the primary nozzles (231, 232) have the same diameter and the
diamètres des buses secondaires (231, 232) sont différents. The diameters of the secondary nozzles (231, 232) are different.
La figure 14 est une coupe axiale d'une tête de pulvérisation selon l'invention qui est composée d'une tête primaire 18 et d'une tête secondaire 19 qui enveloppe la tête primaire. La tête primaire délimite une chambre de mélange 20 de laquelle portent les buses primaires 21 tandis que la tête secondaire porte des buses secondaires Figure 14 is an axial section of a spray head according to the invention which is composed of a primary head 18 and a secondary head 19 which surrounds the primary head. The primary head delimits a mixing chamber 20 which carries the primary nozzles 21 while the secondary head carries secondary nozzles
23 alignés avec les buses primaires. 23 aligned with the primary nozzles.
La chambre 20 est limitée par un fond plat 20a qui est perpendiculaire à l'axe xx1 du brleur et les orifices d'entrée des buses primaires 21 sont situées avantageusement le plus prés possible du fond plat 20a c'est-àdire à la périphérie de celui-ci, là o le The chamber 20 is limited by a flat bottom 20a which is perpendicular to the axis xx1 of the burner and the inlet orifices of the primary nozzles 21 are advantageously located as close as possible to the flat bottom 20a, that is to say on the periphery of the this one, where the
fond plat se rattache aux parois inclinées qui délimitent la chambre. flat bottom is attached to the inclined walls that delimit the room.
Cette position présente l'avantage d'éviter les écoulements This position has the advantage of avoiding flow
pulsatoires et di-phasiques.pulsatory and di-phasic.
26 4 136S26 4 136S
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