FR2683022A1 - RADIANT BURNER WITH CERAMIC SCREEN. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne les brûleurs radiants du type comportant au moins une plaque radiante (1) enveloppée par un bandeau périphérique (4) et un écran monté à débattement libre dans une structure porteuse (3) du côté utilisation de cette plaque radiante. Selon l'invention, l'écran est constitué de barreaux isostatiques indépendants en céramique formant au moins une nappe de barreaux dans laquelle lesdits barreaux sont disposés sensiblement parallèles et montés avec un jeu dans la structure porteuse (3). L'invention est destinée aux appareils de chauffage.The invention relates to radiant burners of the type comprising at least one radiant plate (1) enveloped by a peripheral band (4) and a screen mounted with free movement in a supporting structure (3) on the use side of this radiant plate. According to the invention, the screen consists of independent isostatic ceramic bars forming at least one layer of bars in which said bars are arranged substantially parallel and mounted with play in the supporting structure (3). The invention is intended for heating devices.
Description
"Brûleur radiant à écran céramique" L'invention concerne les brûleursThe invention relates to burners
radiants et plus précisément les brûleurs radiants du type comportant au moins une plaque radiante enveloppée par un bandeau périphérique et un écran monté à débattement libre dans une structure porteuse du côté utilisation radiants and more precisely the radiant burners of the type comprising at least one radiant plate wrapped by a peripheral strip and a screen mounted free-moving in a load-bearing structure on the utilization side
de cette plaque radiante.of this radiant plate.
Grâce à l'écran, il est possible d'augmenter le rendement radiatif du brûleur, en plaquant la flamme sur la céramique constituant la plaque radiante, et aussi en récupérant la chaleur contenue dans les fumées qui s'échappent à haute température, l'écran jouant le Thanks to the screen, it is possible to increase the radiative efficiency of the burner, by plating the flame on the ceramic constituting the radiant plate, and also by recovering the heat contained in the fumes that escape at high temperature, the screen playing the
rôle d'échangeur de chaleur.role of heat exchanger.
On connaît déjà des brûleurs radiants de ce type, dans lesquels l'écran radiant se présente sous la forme d'une plaque associée à un corps de brûleur pour délimiter une chambre de pré-mélange, tandis qu'un cadre en céramique présentant une structure périphérique interne permettant de recevoir le bord périphérique de la plaque- écran constitue une chambre de combustion isolée de toute partie métallique périphérique; le cadre en céramique recevant la plaque-écran est en appui contre une bride supérieure du bandeau périphérique, et le bandeau périphérique est solidarisé au corps par un système élastique par exemple à ressorts, en vue de compenser les dilatations Malgré ces précautions, la plaque-écran, qui est métallique, ne présente pas totalement la fiabilité que l'on pourraît en espérer; en effet, pour les puissances de chauffe supérieures à 6 ou 7 kw, le métal, porté couramment, lors du fonctionnement du brûleur, à une température de 1 100 OC environ, se dégrade lentement, et sa durée de vie est dans ces conditions estimée à environ 2 ans; comme le brûleur n'est pas aisément démontable, c'est alors la totalité de celui-ci qui doit être changée Aussi, on a tenté de remplacer les plaques-écrans métalliques connues par des plaques-écrans en céramique, mais ces plaques souffrent du même problème de fiabilité, puisqu'elles cassent même lorsqu'elles sont constituées d'une céramique de haut de gamme Ainsi, on est limité sur le couple puissance-durée de vie, et le choix d'un Radiant burners of this type are already known, in which the radiant screen is in the form of a plate associated with a burner body for delimiting a premix chamber, while a ceramic frame having a structure internal device for receiving the peripheral edge of the screen plate is a combustion chamber isolated from any peripheral metal part; the ceramic frame receiving the screen plate is in abutment against an upper flange of the peripheral strip, and the peripheral strip is secured to the body by an elastic system for example with springs, in order to compensate for the expansions Despite these precautions, the plate screen, which is metallic, does not fully present the reliability that one could hope for; indeed, for the heating powers greater than 6 or 7 kw, the metal, commonly worn during operation of the burner, at a temperature of about 1,100 OC, degrades slowly, and its life is in these conditions estimated at about 2 years old; as the burner is not easily removable, it is then all of it that must be changed Also, we tried to replace the known metal screen plates with ceramic plates-screens, but these plates suffer from the same reliability problem, since they break even when they consist of a high-end ceramic Thus, we are limited on the power-life torque, and the choice of a
compromis est nécessaire.compromise is necessary.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et concerne à cet effet un brûleur radiant du type comportant au moins une plaque radiante enveloppée par un bandeau périphérique et un écran monté à débattement libre dans une structure porteuse du côté utilisation de cette plaque radiante, brûleur caractérisé en ce que l'écran comporte des barreaux isostatiques en céramique formant au moins une nappe de barreaux dans laquelle lesdits barreaux sont disposés The object of the invention is to remedy these drawbacks, and for this purpose concerns a radiant burner of the type comprising at least one radiant plate wrapped by a peripheral strip and a screen mounted to move freely in a bearing structure on the utilization side of this plate. radiant burner, characterized in that the screen comprises isostatic bars made of ceramic forming at least one layer of bars in which said bars are arranged
sensiblement parallèles.substantially parallel.
Grâce à ces caractéristiques, on atteint des puissances de l'ordre de 10 kw avec une durée de vie des barreaux augmentée par rapport à celle des écrans selon la technique antérieure, et cela en conservant un Thanks to these characteristics, powers of the order of 10 kw are achieved with an increased service life of the bars compared to that of the screens according to the prior art, and this while maintaining a
montage simple et des moyens peu onéreux. simple assembly and inexpensive means.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention ressortiront de la description qui va the invention will emerge from the description which will
suivre d'une forme de réalisation préférentielle de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée sur les dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 est une section transversale selon un plan médian, d'un brûleur selon l'invention, et la figure 2 est une section transversale follow of a preferred embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated in the accompanying drawings in which: Figure 1 is a cross section along a median plane, a burner according to the invention, and Figure 2 is a cross-section
selon le plan référencé II-II sur la figure 1. according to the plane referenced II-II in FIG.
Le brûleur radiant représenté sur les figures comporte de manière connue une plaque radiante 1 montée, du côté de l'une de ses faces, contre un corps de brûleur 2, et du côté de la face opposée, contre une structure porteuse telle qu'un cadre en céramique 3; elle est entourée par un bandeau périphérique 4 fixé au corps de brûleur par des ressorts 6 prenant appui contre des zones planes prévues du côté du brûleur qui est opposé à la plaque radiante. Le corps de brûleur 2 est en forme de coupelle dont l'évidement 7 est naturellement du côté de la plaque radiante; dans cet évidement, est logé un déflecteur 8 fixé au corps de brûleur; le pourtour de l'évidement 7 est appliqué contre la plaque radiante 1 par l'intermédiaire d'une garniture 9 plate, en forme de couronne circulaire; le positionnement du cadre 3 par rapport à la plaque radiante 1 est assuré par des The radiant burner shown in the figures comprises, in known manner, a radiant plate 1 mounted, on the side of one of its faces, against a burner body 2, and on the side of the opposite face, against a bearing structure such as a ceramic frame 3; it is surrounded by a peripheral strip 4 fixed to the burner body by springs 6 bearing against flat areas provided on the side of the burner which is opposite to the radiant plate. The burner body 2 is cup-shaped, the recess 7 is naturally on the side of the radiant plate; in this recess is housed a deflector 8 attached to the burner body; the periphery of the recess 7 is applied against the radiant plate 1 by means of a flat lining 9, in the shape of a circular crown; the positioning of the frame 3 with respect to the radiant plate 1 is ensured by
zones en gradin prévues en regard dans ces deux pièces. tiered areas provided opposite in these two rooms.
Le cadre en céramique 3 comporte lui-même, dans sa face interne, des logements 12 de The ceramic frame 3 itself comprises, in its inner face, housing 12 of
solidarisation pour un écran.solidarization for a screen.
Selon l'invention, cet écran est constitué de barreaux isostatiques 13 en céramique disposés sensiblement parallèles, du côté et à distance de la face de la plaque radiante 1 qui est opposée au corps According to the invention, this screen consists of isostatic 13 ceramic bars arranged substantially parallel to the side and away from the face of the radiant plate 1 which is opposite the body
de brûleur 2.burner 2.
Ces barreaux 13 sont indépendants et leurs extrémités opposées sont montées avec un jeu dans leur logement respectif du cadre de telle sorte qu'ils puissent se dilater sans subir de contraintes mécaniques de compression dues à l'exiguïté de ce logement. La céramique utilisée est une céramique non oxyde, par exemple un carbure de silicium ou un nitrure de silicium, qui sont des matériaux bon conducteurs de la chaleur, suffisamment émissifs, et dont la tenue aux hautes températures et aux chocs thermiques est excellente. Dans ces conditions, pour une puissance de kw, la température atteint 1 3000 C, et la durée de These bars 13 are independent and their opposite ends are mounted with a game in their respective housing of the frame so that they can expand without undergoing mechanical compressive stresses due to the smallness of this housing. The ceramic used is a non-oxide ceramic, for example a silicon carbide or a silicon nitride, which are good heat conducting materials, sufficiently emissive, and whose resistance to high temperatures and thermal shocks is excellent. Under these conditions, for a power of kw, the temperature reaches 1 3000 C, and the duration of
vie de l'écran est sensiblement supérieure à 2 ans. Screen life is substantially greater than 2 years.
Pour des raisons de facilité de montage, le cadre 3 peut avantageusement se réduire à une structure porteuse à deux côtés parallèles, puisque l'entretoisement de ces deux côtés est de toute manière assuré par les barreaux 13 disposés en nappe perpendiculairement à ces côtés, sensiblement sur un même plan parallèle à la plaque radiante; dans ce cas, pour éviter un courant d'air parallèle aux côtés en question, entre ceux-ci, la plaque radiante, et les barreaux 13, les barreaux d'extrémité sont de préférence disposés plus proches du plan de la plaque radiante dans lequel s'étend la face de celle-ci qui est en regard des barreaux; ainsi, si la distance entre les barreaux et la plaque radiante est sensiblement égale au diamètre des barreaux, les For reasons of ease of assembly, the frame 3 may advantageously be reduced to a bearing structure with two parallel sides, since the bracing of these two sides is in any case provided by the bars 13 arranged in a sheet perpendicular to these sides, substantially on the same plane parallel to the radiant plate; in this case, to avoid a current of air parallel to the sides in question, between them, the radiant plate, and the bars 13, the end bars are preferably arranged closer to the plane of the radiant plate in which extends the face of it which is opposite the bars; thus, if the distance between the bars and the radiant plate is substantially equal to the diameter of the bars, the
barreaux d'extrémité sont approximativement axés à mi- end bars are approximately half way
distance du plan de la face inférieure de la plaque. distance from the plane of the underside of the plate.
Comme on l'a vu, les barreaux ont notamment une fonction d'échangeur de chaleur, et l'on cherche grâce à eux à convertir le maximum d'énergie du gaz en énergie rayonnée Or, il est apparu que des barreaux dont la section présente un contour circulaire (pleins ou tubulaires) sont particulièrement intéressants et que le rayonnement et le rendement sont d'autant plus élevés que le diamètre des barreaux est faible; la limite est naturellement due à la fragilité qui en résulte; il semble que la plage acceptable soit celle des diamètres allant de 2 à 10 mm, avec un meilleur compromis pour 5 à 6 mm (en particulier 5,6 mm); il semble aussi que la plage la plus avantageuse pour les entr'axes entre les barreaux soit telle que la distance entre les barreaux soit comprise entre 10 à 40 % de leur entr'axes, avec un optimum vers 22 % (ce qui correspond As we have seen, the bars have in particular a function of heat exchanger, and we seek through them to convert the maximum energy of the gas into radiated energy Gold, it appeared that bars whose section has a circular contour (solid or tubular) are particularly interesting and that the radiation and efficiency are even higher than the diameter of the bars is low; the limit is naturally due to the fragility that results; it seems that the acceptable range is diameters ranging from 2 to 10 mm, with a better compromise for 5 to 6 mm (in particular 5.6 mm); it also seems that the most advantageous range for the interaxis between the bars is such that the distance between the bars is between 10 to 40% of their center distance, with an optimum around 22% (which corresponds to
à un entr'axes de 7,2 mm pour un diamètre de 5,6 mm). at a center distance of 7.2 mm for a diameter of 5.6 mm).
C'est alors que l'on obtient un maximum de rendement de It is then that we obtain a maximum of
la puissance rayonnée par l'appareil. the power radiated by the device.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre On pourra par exemple prévoir qu'au lieu que les barreaux forment une nappe de barreaux dans laquelle ceux-ci sont disposés sensiblement parallèles, surmontée de deux autres barreaux parallèles à ceux de la nappe, les barreaux soient disposés en plusieurs nappes dans lesquelles tous les barreaux sont parallèles entre eux et disposés par exemple en quinconce, ou encore en plusieurs nappes dans chacune desquelles les barreaux sont parallèles, mais avec une direction différente d'une nappe à l'autre. Of course, the invention is not limited to the embodiment described above and shown, and may be provided other forms without departing from its scope may for example provide that instead of the bars form a sheet of bars in which these are arranged substantially parallel, surmounted by two other bars parallel to those of the sheet, the bars are arranged in several layers in which all the bars are parallel to each other and arranged for example in staggered rows, or still in several layers in each of which the bars are parallel, but with a different direction from one sheet to another.
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